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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA
DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE SEGURIDAD ELECTRÓNICA Y DESARROLLO DE UNA HMI PARA
MONITOREAR LAS INSTALACIONES DE LA PLANTA CHOVA DEL ECUADOR
PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO EN ELECTRÓNICA Y CONTROL
JOSÉ RUBEN PILATUÑA PAUCAR [email protected]
DIRECTOR: MSc. LUIS BARAJAS SANCHEZ [email protected]
Quito, Enero 2013
II
DECLARACIÓN Yo, JOSÉ RUBÉN PILATUÑA PAUCAR, declaro bajo juramento que el trabajo
aquí descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para
ningún grado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias
bibliográficas que se incluyen en este documento.
A través de la presente declaración cedo mis derechos de propiedad intelectual
correspondientes a este trabajo, a la Escuela Politécnica Nacional, según lo
establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la
normatividad institucional vigente.
______________________
José Rubén Pilatuña Paucar
III
CERTIFICACIÓN Certifico que el presente trabajo fue desarrollado JOSÉ RUBÉN PILATUÑA
PAUCAR, bajo mi supervisión.
________________________
MSc. Luis Barajas DIRECTOR DEL PROYECTO
IV
AGRADECIMIENTO
A Dios y a la virgen, guiándome por el buen camino, por darme mucha salud y
paz, llenarme de mucha sabiduría y entendimiento.
A mi esposa e hijo, Soraya y Anthony, por ser unos pilares fundamentales en mi
vida y educación, ayudándome en todo lo que necesito y teniendo siempre su
apoyo, los quiero mucho.
A mis padres, Segundo Antonio y Concepción, por darme su cariño y apoyo moral
incondicionalmente.
A la Escuela Politécnica Nacional por todo lo aprendido en sus aulas, de manera
especial a mí Director de Tesis Ing. Luis Barajas, mi más sincero agradecimiento
por sus valiosos consejos para guiarme con sabiduría a la finalización de este
proyecto.
Finalmente agradezco al personal de Chova del Ecuador y en especial al Ing.
Víctor Sanchez por el apoyo y ayuda que recibí durante el tiempo que realice la
tesis.
José Rubén
V
DEDICATORIA
Dedico este trabajo a mi esposa Soraya por su paciencia, apoyo que siempre
estuvo de una u otra manera exigiéndome para ser una persona mejor.
A mi hijo Anthony Sebastián que fue un estimulo para emprender los estudios en
esta carrera y que siempre está a mi lado apoyándome incondicionalmente.
A mis amigos de barrio que comparte su amistad y generosidad.
A todos los maestros de la Escuela Politécnica Nacional que me impartieron todos
los conocimientos necesarios para desarrollar con éxito este proyecto.
José Rubén
VI
ÍNDICE
DECLARACIÓN…………………………………………………………………………..II
CERTIFICACIÓN…………………………………………………………………………III
AGRADECIMIENTOS…………………………………………………………………...IV
DEDICATORIAS………………………………………………………………………….V
RESUMEN……………………………………………………………………………...XIII
PRESENTACIÓN………………………………………………………………………XIV
CAPÍTULO 1
DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA
1.1 ANTECEDENTES ............................................................................................ 1
1.2 DESCRIPCION DE LA PLANTA ...................................................................... 2
1.2.1 PLANTA DE PRODUCCIÓN DE EMULSIONES ASFÁLTICAS................. 3
1.2.2 NAVE INDUSTRIAL. .................................................................................. 4
1.3 ESTUDIO TÉCNICO: SISTEMA SEGURIDAD ELECTRÓNICA ...................... 6
1.3.1 PLANTA DE PRODUCCION DE EMULSIONES ASFÁLTICAS................. 6
1.3.1.1 Área de Oficinas de Control ................................................................ 6
1.3.1.1.1 Cuarto de máquinas y laboratorio ................................................. 7
1.3.1.2 Área de calderos, diesel y asfalto ........................................................ 8
1.3.2 NAVE INDUSTRIAL. ................................................................................ 10
1.3.2.1 Área de oficinas ................................................................................. 10
1.3.2.2 Bodega de materia prima ................................................................... 14
1.3.2.3 Bodega de producto terminado .......................................................... 16
1.3.2.4 Laminación ....................................................................................... 18
1.3.2.5 Área de reserva, revestimientos líquidos y mecánica ....................... 19
1.3.2.6 Área de mezcladores y tanques de almacenamiento. ...................... 21
VII
1.4 MARCO TEORICO: SISTEMA DE SEGURIDAD ELECTRÓNICA ............... 23
1.4.1 SISTEMAS DE SEGURIDAD ELECTRÓNICA COMERCIALES ............. 23
1.4.2 SISTEMA DE ALARMA CONVENCIONAL .............................................. 24
1.4.2.1 Partes básicas de un sistema de alarma ........................................... 25
1.4.2.1.1 Sensores magnéticos ................................................................. 25
1.4.2.1.2 Sensores de presencia ............................................................... 26
1.4.2.1.3 Sensor de humo fotoeléctrico ..................................................... 27
1.4.2.1.4 Botones de Pánico ..................................................................... 28
1.4.2.1.5 Estación Manual ......................................................................... 28
1.4.2.1.6 Panel de Control ......................................................................... 29
1.4.2.1.7 Teclado ....................................................................................... 29
1.4.2.1.8 Sirena ......................................................................................... 29
1.4.2.1.9 Luz estroboscópica ..................................................................... 30
1.4.2.1.10 Baterías de Respaldo ............................................................... 30
1.4.2.1.11 Estación Central de Monitoreo ................................................. 30
CAPÍTULO 2
DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE SEGURIDAD
ELECTRÓNICA
2.1 INTRODUCCIÓN ........................................................................................... 32
2.2 DISPOSITIVOS PARA EL SISTEMA DE ALARMAS ..................................... 32
2.2.1 ÁREA DE OFICINAS CONTROL ............................................................ 32
2.2.2 ÁREA DE CALDEROS, DIESEL Y ASFALTO ......................................... 34
2.3 DISTRIBUCIÓN DE LOS ELEMENTOS DEL SISTEMA DE SEGURIDAD
ELECTRÓNICA .................................................................................................... 35
2.3.1 AREA DE OFICINAS CONTROL ............................................................. 35
2.3.2 ÁREA DE CALDEROS, DIESEL Y ASFALTO ...................................... 36
2.3.3 DISTRIBUCION DE ZONAS ................................................................. 36
VIII
2.4 DESCRIPCIÓN DE LOS ELEMENTOS INSTALADOS .................................. 37
2.4.1 SENSOR MAGNÉTICO ........................................................................... 38
2.4.2 SENSOR DE PRESENCIA ...................................................................... 39
2.4.3 SENSOR DE HUMO ................................................................................ 41
2.4.4 BOTÓN DE PÁNICO ................................................................................ 42
2.4.5 PULSADOR DE EMERGENCIA .............................................................. 43
2.4.6 ESTACIÓN MANUAL ............................................................................... 45
2.4.7 TARJETA ALARMA DSC PC1832 ........................................................... 47
2.4.8 TARJETA EXPANSOR DSC PC5108 ...................................................... 50
2.4.9 TECLADO ................................................................................................ 51
2.4.10 BATERÍAS DE RESPALDO ................................................................... 52
2.4.11 DISPOSITIVOS DE ALARMA ................................................................ 53
2.4.12 TIPO DE CABLE ................................................................................... 54
2.4.13 VENTILADOR ........................................................................................ 55
2.4.14 GABINETE METÁLICO .......................................................................... 56
2.5 TENENDIDO DEL CABLEADO DEL SISTEMA DE SEGURIDAD
ELECTRÓNICA .................................................................................................... 57
2.6 INSTALACIÓN DE LOS EQUIPOS DEL SISTEMA DE ALARMA ................. 57
2.6.1 INSTALACIÓN DEL SENSOR MAGNÉTICO........................................... 58
2.6.2 INSTALACIÓN DEL SENSOR DE PRESENCIA ...................................... 58
2.6.3 INSTALACIÓN DEL SENSOR DE HUMO ............................................... 59
2.6.4 INSTALACIÓN DEL BOTÓN DE PÁNICO ............................................... 60
2.6.5 INSTALACIÓN DE LA ESTACIÓN MANUAL ........................................... 60
2.6.6 INSTALACIÓN DE LOS PULSADORES DE EMERGENCIA ................... 61
2.6.7 INSTALACIÓN DE LA SIRENA ................................................................ 61
IX
2.6.8 INSTALACIÓN DEL TECLADO DE LA ALARMA .................................... 62
2.6.9 INSTALACIÓN DEL PANEL DE LA ALARMA.......................................... 63
2.6.10 INSTALACIÓN DEL EXPANSOR PC5108............................................. 63
CAPÍTULO 3
DESARROLLO DEL HMI DEL SISTEMA DE SEGURIDAD
ELECTRÓNICA
3.1 DISEÑO DEL DISPOSITIVO DE ADQUISICIÓN DE DATOS ........................ 65
3.1.1 MICROCONTROLADOR ATMEGA16 ..................................................... 65
3.1.1.1 Programa del microcontrolador .......................................................... 68
3.1.1.2 Diseño de la placa del microcontrolador. ........................................... 71
3.1.1.2.1 Fuente de voltaje de la placa del microcontrolador. .................... 72
3.1.1.2.2 Oscilador de cristal de cuarzo ..................................................... 73
3.1.1.2.3 Interfaz de comunicación ............................................................. 74
3.1.1.2.4 Elementos adicionales ................................................................. 75
3.1.2 MÓDULO DE ACOPLAMIENTO ENTRE EL SISTEMA DE ALARMA Y EL
MICROCONTROLADOR. ................................................................................. 78
3.1.2.1 Funcionamiento módulo de acoplamiento. ........................................ 85
3.1.3 COMUNICACIÓN SERIAL ....................................................................... 88
3.1.3.1 Interfaz de comunicación RS-232 ...................................................... 90
3.1.3.1.1 El circuito MAX-232 ..................................................................... 91
3.1.3.1.2 Convertidor USB a Serial. ............................................................ 92
3.1.3.2 Interfaz de comunicación RS-485 ...................................................... 93
3.1.3.2.1 Ventajas de RS-485..................................................................... 95
3.1.3.2.2 Circuito SN75176......................................................................... 96
3.1.3.3 Módulo de comunicación serial RS232-485 ....................................... 97
3.2 DISEÑO DEL SOFTWARE DEL SISTEMA .................................................. 100
3.2.1 FUNCIONES DE LOS VIS UTILIZADOS ............................................... 101
X
3.2.2 SOFTWARE DEL SISTEMA DE SEGURIDAD ELECTRÓNICA............ 102
3.2.2.1 Programa de la comunicación serial ................................................ 102
3.2.2.2 Programa de los sensores ............................................................... 103
3.2.2.2.1 LATCH LETRA .......................................................................... 107
3.2.2.2.2 LATCH NUM .............................................................................. 108
3.2.2.2.3 NODO ALARM .......................................................................... 109
3.2.2.2.4 NODO 24H ................................................................................ 111
3.2.2.3 Programa de Archivo de eventos ..................................................... 112
3.2.2.3.1 Ruta de Archivo de eventos ....................................................... 112
3.2.2.3.2 Formato de Archivo de eventos ................................................. 112
3.2.2.3.3 Encabezado del Archivo de eventos. ........................................ 112
3.2.2.3.4 Escritura de Archivo de eventos ................................................ 114
3.2.2.3.5 Tabla de Archivo de eventos ..................................................... 118
3.2.2.4 Programa de Usuario y contraseña del HMI .................................... 119
3.2.3 DESARROLLO DEL HMI ....................................................................... 120
3.2.3.1 Requisitos de una interfaz HMI ....................................................... 121
3.2.3.2 Requerimiento del sistema para LabVIEW ..................................... 121
3.2.3.3 Ubicación del computador del HMI de la planta. ............................. 122
3.2.3.4 Descripción del programa HMI de la planta. ................................... 122
3.2.3.4.1 Ingreso a la Ventana de inicio .................................................. 123
3.2.3.4.2 Ingreso Ventana Principal ......................................................... 125
CAPÍTULO 4
PRUEBAS Y RESULTADOS
4.1 PRUEBAS DEL HARDWARE ...................................................................... 131
4.1.1 PRUEBAS DEL MÓDULO DE ACOPLAMIENTO .................................. 131
4.1.2 PRUEBAS DE LA PLACA DEL MICROCONTROLADOR ..................... 132
4.1.3 PRUEBAS EN EL MODULO DE LA COMUNICACIÓN SERIAL ........... 133
4.2 PRUEBAS DEL SOFTWARE (HMI) ............................................................ 134
XI
4.2.1 PRUEBAS DE SENSORES AL ACTIVAR EL SISTEMA DE ALARMA .. 136
4.2.2.1 Pruebas del sensor de pánico. ........................................................ 141
4.2.2.2 Pruebas de los sensores de humo................................................... 141
4.2.2.3 Pruebas de los Pulsadores de emergencia. .................................... 142
4.2.2.4 Prueba de la Estación manual. ........................................................ 143
4.2.3 REGISTRO DE EVENTOS DEL SISTEMA ........................................... 145
4.3 RESULTADOS ............................................................................................ 147
4.4 LISTA DE ELEMENTOS Y COSTOS .......................................................... 148
4.4.1 COSTO DE MATERIALES .................................................................... 148
4.4.2 COSTO DE DISPOSITIVOS ................................................................. 149
4.4.3 COSTO DE DISEÑO ............................................................................. 150
4.4.4 COSTO DE MANO DE OBRA ............................................................... 151
4.4.5 COSTO TOTAL DEL SISTEMA DE SEGURIDAD ................................ 151
5.1 CONCLUSIONES ......................................................................................... 152
CAPÍTULO 5
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.2 RECOMENDACIONES ................................................................................ 154
REFERENCIA BIBLIOGRÁFICAS
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................... 155
XII
ANEXOS
ANEXO A: MANUAL DE USUARIO PANEL ALARMA PC 1832
ANEXO B: MANUAL DE USUARIO DEL HMI
ANEXO C: TENDIDO DEL CABLEADO DEL SISTEMA
ANEXO D: PROGRAMA DEL MICROCONTROLADOR
ANEXO E: PROGRAMA LABVIEW DEL HMI
ANEXO F: CIRCUITOS ESQUEMÁTICOS Y TARJETAS
ANEXO G: HOJAS DE DATOS DEL SENSOR DE PRESENCIA
ANEXO H: HOJAS DE DATOS DEL SENSOR MAGNÉTICO
ANEXO I: HOJAS DE DATOS DEL SENSOR DE HUMO
ANEXO J: HOJAS DE DATOS DEL BOTON DE PÁNICO
ANEXO K: HOJAS DE DATOS DE LA ESTACIÓN MANUAL
ANEXO L: HOJAS DE DATOS DEL PULSADOR DE EMERGENCIA
XIII
RESUMEN
En la empresa CHOVA del Ecuador S.A, debido al crecimiento de producción,
establece la nueva planta de producción, la cual está ubicada en la vía Sangolquí
Pifo Km 14 ½, de la parroquia de Pintag, por la calle troncal. La primera área en
construirse fue la planta de producción de emulsiones asfálticas, las demás áreas
se van a construir a futuro. Uno de los problemas que se tiene en la planta matriz
(Sangolquí), tiene que ver con el personal de seguridad física del lugar, el cual no
sabe con exactitud en donde está ocurriendo una determinada alarma de los
diferentes sistemas de seguridad que tienen.
El objetivo del presente proyecto, fue diseñar e implementar una HMI para
supervisar el sistema de seguridad electrónica en la nueva planta industrial, que
corresponde a la primera área en construirse, en este caso la planta de
emulsiones asfálticas. Con este propósito se realizó un estudio técnico de la
primera etapa de construcción, para conocer las características técnicas de los
sensores a instalarse. Tomando como base todos los conocimientos de
electrónica y control, y las nuevas tecnologías en sistemas de seguridad
electrónica, se instala un sistema de alarma convencional, compuesto de
sensores magnéticos, de presencia, de humo, botones de pánico, pulsadores de
emergencia y una estación manual. La información de los sensores del sistema
de seguridad electrónica se direccionada a una computadora con el uso de las
técnicas de transmisión de datos RS232, RS485, para ser visualizada en la HMI
implementada en el software de LabVIEW. Adicionalmente se implementó un
registro de eventos en documento de texto de los cambios de estados que se
producen en los sensores del sistema de seguridad electrónica de la planta.
El diseño e implementación de la HMI, facilita al personal de seguridad la
verificación y visualización de los eventos del sistema de seguridad electrónica de
la planta (presencia, apertura, movimiento, incendio).
XIV
PRESENTACIÓN
En la actualidad una de las necesidades primordiales de la sociedad es la
seguridad, tanto física como en lo material, y que afectan a los sectores:
residencial, industrial, comercial, empresarial, etc.
Por este motivo en la planta industrial CHOVA del Ecuador, se ha implementado
un sistema de seguridad electrónica en el área antes mencionada, con el fin de
disminución los problemas de intrusiones, pérdidas de bienes, siniestros por
accidente y lo más importante precautelar la integridad física de las personas.
El presente Proyecto está desarrollado en cinco capítulos, que se resumen a
continuación:
CAPÍTULO 1: Descripción de la planta. Se hace una descripción general de las
áreas que conforman la planta industrial, para realizar el estudio técnico del
sistema de seguridad electrónica. Se detallan los fundamentos básicos de lo que
son los sistemas de seguridad electrónica a nivel residencial, comercial y en
especial en la industrial.
CAPÍTULO 2: Diseño e implementación del sistema de seguridad electrónica. Se
realiza la implementación del sistema de alarma del área de emulsiones asfálticas
de la planta industrial. Se efectúa un análisis de la distribución y descripción de
los elementos del sistema de alarma instalado, para luego verificar el
funcionamiento de los equipos instalados.
CAPÍTULO 3: Desarrollo del HMI del Sistema de Seguridad Electrónica. Se
realiza el diseño del Hardware de adquisición de datos para el desarrollo del HMI,
que describe los elementos y equipos utilizados. Se explica las herramientas de
Software utilizadas para el desarrollo del presente proyecto y el diseño de la
interfaz Humano - máquina (HMI).
XV
CAPÍTULO 4: Pruebas y Resultados. Se detallan las pruebas realizadas y los
resultados obtenidos, que comprueban el correcto funcionamiento del sistema
implementado.
CAPÍTULO 5: Conclusiones y Recomendaciones. Se hace referencia a las
conclusiones y recomendaciones del presente proyecto.
1
CAPÍTULO 1
DESCRIPCION DE LA PLANTA
El presente capítulo se realiza una breve descripción de las secciones que
conforman la planta industrial CHOVA y un análisis técnico de las diferentes áreas
a fin de identificar zonas vulnerables frente a intrusiones, incendio y otros eventos.
Se realiza además una breve descripción de los dispositivos o elementos que
se usan en un sistema de seguridad electrónica convencional, tanto para
transmitir su señal como para adaptar otros tipos de dispositivos que pueden
ser iniciadores de una señal de alarma.
1.1 ANTECEDENTES
Debido al crecimiento de producción de la empresa CHOVA del Ecuador, se
construirá la nueva planta de producción, la cual está ubicada en la vía Sangolquí
Pifo Km 14 ½, de la parroquia de Pintag, por la calle troncal (Figura 1.1).
Figura 1.1: Ubicación de la planta.
2
La empresa CHOVA del Ecuador S.A, fabrica productos impermeabilizantes
como: Láminas impermeabilizantes asfálticas (sector de construcción civil),
revestimientos líquidos (imprimantes asfalticos para la impermeabilización),
emulsiones asfálticas (aplicaciones viales), placas asfálticas anti ruido (aislantes
acústicos para interiores de vehículos), productos metálicos (canales y bajantes
de agua lluvia).
1.2 DESCRIPCION DE LA PLANTA Esta planta industrial a construirse contará con las siguientes áreas:
ü Planta de producción de emulsiones asfálticas.
ü Nave principal industrial.
ü Oficinas administrativas.
ü Comedor.
ü Garita de guardianía.
ü Área de plataformas.
Figura1.2: Áreas de la planta CHOVA, tomada de [1.1]
_______________________ 1.1 Planos arquitectónicos de la planta industrial CHOVA
3
Las áreas en las que se va a implementar el sistema de seguridad electrónica
corresponden a: Planta de emulsiones asfálticas, nave industrial, oficinas y el
comedor.
Debido a que las demás áreas se van a construir en lo posterior, a futuro está
previsto incorporar el sistema de seguridad electrónica para las demás áreas.
1.2.1 PLANTA DE PRODUCCIÓN DE EMULSIONES ASFÁLTICAS
Esta sección de la planta industrial, actualmente en construcción consta de las
siguientes áreas: deposito de diesel, asfalto, maquinarias de los calderos, oficina
de control, donde están ubicadas el cuarto de laboratorio y el cuarto de máquinas;
materia prima; como se ilustra en la Figura1.3.
En la Figura 1.4 se presenta el esquema de esta planta.
Figura 1.3: Planta de producción emulsiones asfálticas, tomado de [1.2]
_________________________ 1.2 http://www.uasb.edu.ec/UserFiles/381/File/CALIDAD_CHOVA(1).pdf
4
Figura 1.4: Esquema de la planta de producción de emulsiones asfálticas
1.2.2 NAVE INDUSTRIAL.
La nave industrial al momento se encuentra en planos ya que será la próxima a
construirse, en un futuro cercano.
En el siguiente plano se puede apreciar la nave industrial de la planta baja en la
cual se tiene áreas como: materia prima, almacenamiento de materia prima y
producto terminado, área de reserva, revestimiento de líquidos, recepción,
enfermería, laminación y áreas de bodegas, etc. (Figura 1.5).
5
Figura 1.5: Plano de la nave industrial PB, tomado de [1.1]
Para las áreas adjuntas como son oficinas, comedor, garita de guardianía, área
de plataformas aún no se establece con exactitud la ubicación de la misma, por
consiguiente a medida que se comience a construir estas áreas se especificarán
los elementos a incorporar en el sistema de seguridad electrónica.
6
1.3 ESTUDIO TÉCNICO: SISTEMA SEGURIDAD ELECTRÓNICA
Luego de realizar el reconocimiento de las áreas de la planta, a continuación se
procede a realizar el estudio técnico a fin de identificar los puntos críticos para la
ubicación de los diferentes sensores y emisores de señal.
1.3.1 PLANTA DE PRODUCCION DE EMULSIONES ASFÁLTICAS
Para la planta de producción de emulsiones asfálticas, cuyo esquema se indica
en la Figura 1.4, el estudio técnico comprende entre otros aspectos, el análisis de
las características físicas de cada una de las áreas construidas, los procesos que
se llevan a cabo, los equipos y materiales almacenados y los requerimientos del
personal de la empresa.
De acuerdo a los requerimientos de la empresa, el sistema de seguridad
electrónica debe integrar:
Un subsistema de alarmas ante posibles intrusiones.
Un subsistema de alarmas de incendio
Un subsistema de alarmas mediante botones de pánico y emergencia
Una estación de monitoreo y supervisión de todo el sistema.
1.3.1.1 Área de Oficinas de Control
En el área de oficinas de control están ubicados: el cuarto de máquinas y el
laboratorio, donde se tienen equipos e instrumentos de medición y control, así
como el panel de control de la planta, tiene un área de 28.3 m2 de construcción. El
piso es de tipo industrial y las paredes son de bloque con revestimiento de
enlucido y pintado, el techo es de estructura metálica. A continuación se indica
cada uno de los cuartos de las Oficinas de Control.
7
1.3.1.1.1 Cuarto de máquinas y laboratorio
El cuarto de máquinas ocupa un área de 12.77 m2 de construcción, existe una
puerta de ingreso y un ventanal grande. En esta parte de la planta se realiza la
supervisión y operación de las diferentes máquinas como son: motores,
variadores, sistemas de iluminación, etc.
El laboratorio ocupa un área de 15.26 m2 de construcción, existe una puerta de
ingreso y unos ventanales pequeños. Esta área cuenta con equipos e
instrumentación necesaria para el desarrollo de productos ensayos de laboratorio,
pruebas físicas, químicas y geológicas de materias primas e investigación de
nuevas aplicaciones. En el laboratorio existen equipos de medición tales como:
Viscosímetro BROOKFIELD, Viscosidad FIISCA, equipo de medición de PH,
Horno-Estufa, equipos de destilación.
Características de seguridad:
Para el caso de intrusiones en esta área se han previsto dos sensores
magnéticos en cada puerta de acceso para detectar el cierre y apertura de
las misma; dos sensores de presencia que ubicarán en el interior del cuarto
de máquinas y laboratorio, en caso de intrusión por rotura de vidrio o
perforación de las paredes.
Para la detección de incendios en estas áreas, se ha previsto dos sensores
de humo en los cuartos de máquinas y laboratorio.
Para el caso de una emergencia se ha previsto un botón de pánico junto al
tablero de control del cuarto de máquinas.
La ubicación de los sensores para la instalación de la seguridad electrónica en
esta área se indica en la Figura 1.6.
8
Figura 1.6: Plano esquemático de la ubicación de los sensores.
1.3.1.2 Área de calderos, diesel y asfalto
El área de calderos, consta de un caldero para la preparación de la materia prima
para la elaboración de los diferentes productos de CHOVA.
El área de diesel, son de tanques donde se depositan diesel.
El área de asfalto, lugar donde se deposita el asfalto.
En estas áreas se encuentran ubicadas en la intemperie y manejan o manipulan
materiales inflamables, como es el caso del diesel que es la materia prima para la
elaboración del asfalto, existen instrumentos o máquinas que podrían tener un
mal funcionamiento, como es el caso del área de calderos.
9
Características de seguridad:
En el área de diesel y asfalto se instalará dos pulsadores de emergencia ubicadas
en cada esquina. En el área de caldero esta previsto una estación manual.
Estos elementos funcionan las 24 horas e integrados con el sistema de alarma de
manera audible. El propósito de estos dispositivos es precautelar la vida del
personal y de la planta, al activar o presionar estos elementos, en la Figura 1.7 se
aprecia la ubicación de los elementos de seguridad electrónica requeridos para
estas áreas.
Figura 1.7: Plano esquemático de la ubicación de los pulsadores de emergencia y
la estación manual.
10
1.3.2 NAVE INDUSTRIAL.
Debido a que la nave industrial no se encuentra construida se realiza un estudio
técnico envase al plano de la nave industrial, en este proyecto se identificaran las
partes en los que se deben instalar los diferentes elementos del sistema de
seguridad electrónica, para cada una de las áreas que constituyen la nave
industrial.
La nave industrial tendrá un área de 5413.7 m2 de construcción, el piso será de
tipo industrial apto para alto tráfico, las paredes son de mampostería de ladrillo
revocado en el interior y enlucido en la parte exterior hasta una altura de 3 m, lo
demás incluido el techo será de una estructura de panel de poliuretano de doble
capa; cabe indicar que la nave industrial tendrá 7.2 m de altura; a continuación se
detalla las áreas de la nave industrial.
1.3.2.1 Área de oficinas
Este sector de la nave industrial cubrirá un área de 307 m2 de construcción y
constará de dos plantas. Aquí se realizarán actividades administrativas y de
planificación de la producción. Existirán muebles, computadoras, copiadoras,
escáneres, teléfonos, instrumentos de medición en el caso del laboratorio y otros
elementos necesarios para la ejecución de los trabajos administrativos.
1.3.2.1.1 Oficinas planta baja
En este sector se ubicarán las oficinas de recepción, enfermería, laboratorio, sala
de reuniones, bodega de repuestos, vestidores.
11
Características de seguridad:
Recepción
En la recepción cubrirá un área de 26.6 m2 de construcción, tendrá una
puerta de ingreso y una ventana, en la que se instalará un sensor
magnético en cada una.
En el interior se instalará un sensor de presencia para detectar el ingreso
de persona o movimientos extraños que se susciten en esta área.
Se colocarán un sensor de humo para detección de incendios y estación
manual que se ubicará en el hall de la recepción
Un botón de pánico en la oficina de recepción para enviar señales de
alarma silenciosa o audible casos de intrusión o peligro.
Enfermería
La enfermería cubrirá un área de 34.5 m2 de construcción, tendrá una
puerta de ingreso y una ventana, en la que se instalará un sensor
magnético en cada una.
En el interior se colocará un sensor de presencia y de humo.
Laboratorio
Cubrirá un área de 54.75 m2 de construcción, esta parte de la oficina se
ubicará dentro de la nave industrial. En el interior se instalará un sensor de
presencia.
En caso de incendio se colocará un sensor de humo.
Sala de reuniones
Cubrirá un área de 25.20 m2 de construcción, en el interior se instalará un
sensor de presencia y un sensor de humo en caso de incendio.
Bodega de repuestos
Cubrirá un área de 28.9 m2 de construcción, en el interior se instalará un
sensor de presencia y un sensor de humo en caso de incendio.
12
Vestidores
Cubrirá un área de 51.45 m2 de construcción, tendrá una puerta de ingreso
en la que se instalará un sensor magnético.
Existen dos ambientes correspondiente a los vestidores y baterías
sanitarias, se colocará 2 sensores de presencia y 2 sensores de humo en
el lugar.
En la Figura 1.8 se muestra el plano esquemático de las oficinas planta baja y la
ubicación de los elementos del sistema de alarmas.
Figura 1.8: Plano esquemático de la oficina planta baja, tomado de [1.1].
13
1.3.2.1.2 Oficinas planta alta
En este sector se ubicarán las oficinas administrativas, archivo, taller de
impermeabilización y bodega de materiales.
Características de seguridad:
Oficinas administrativas
Estas oficinas cubrirá un área de 106 m2 de construcción, tendrá una
puerta de salida al cuarto de control de máquinas que está dentro de la
nave industrial. En el interior se instalará dos sensores de presencia para
detectar el ingreso de persona o movimientos extraños que se susciten en
esta área.
Se colocará 2 sensores de humo en caso de se produzca un incendio.
Archivo
Este sector cubrirá un área de 26.3 m2 de construcción, tendrá una
ventana con una protección externa.
Está previsto colocar un sensor de presencia para detectar el ingreso de
persona o movimientos extraños que se susciten en esta área y un sensor
de humo.
Taller de impermeabilización
Cubrirá un área de 69.8 m2 de construcción posee una ventana con su
respectiva protección externa, está previsto colocar un sensor de presencia
y un sensor de humo.
Bodega de materiales
Cubrirá un área de 34.77 m2 de construcción, en caso de una intrusión se
colocará un sensor de presencia y para incendio un sensor de humo.
14
En la Figura 1.9 se muestra el plano esquemático de las oficinas planta alta y la
ubicación de los elementos del sistema de alarmas.
Figura 1.9: Plano esquemático de las oficinas planta alta, tomado de [1.1].
1.3.2.2 Bodega de materia prima En esta parte de la nave industrial se almacenará insumos y accesorios para la
elaboración de productos de planta, tendrá un área de 1113 m2 de construcción,
tendrá 2 bodegas (insumo, publicidad) y un área de almacenamiento de materia
prima, en el interior se colocarán perchas metálicas.
15
Figura 1.10: Plano esquemático de la bodega de materia prima, tomado de [1.1].
16
Características de seguridad:
En esta bodega tendrá una puerta metálica de ingreso de tipo corrediza de
gran tamaño (5m x 4m), es el principal elemento a controlar; para ello se
instalará un sensor magnético industrial para detectar el cierre y apertura
de la misma. En parte frontal y lateral existirán 2 puertas pequeñas de
ingreso a esta bodega, para ello se colocará 2 sensores magnéticos.
Se colocarán 7 sensores de presencia, que se ubicará en las esquinas de
acceso a la bodega.
En caso de un siniestro de incendio, según el área a cubrir se colocarán 16
sensores de humo ubicadas de una manera uniforme en toda el área de la
bodega.
Una estación manual se colocará junto a la puerta de ingreso lateral de
esta bodega y un pulsador de emergencia en la parte exterior de la nave.
En la Figura 1.10 se muestra el plano esquemático de la bodega de materia prima
y la ubicación de los elementos del sistema de alarmas.
1.3.2.3 Bodega de producto terminado En esta bodega se almacenará productos terminados como: láminas
impermeabilizantes asfálticas (sector de la construcción civil), emulsiones
asfálticas (aplicaciones viales), placas asfálticas antirruido, productos metálicos.
Tendrá un área de 908.27 m2 de construcción, en el interior se colocarán perchas
metálicas (Figura 1.11).
Características de seguridad:
Se colocará 4 sensores de presencia, ubicarán en las esquinas de esta
área, cubriendo los accesos de las personas que ingresen a la bodega, 16
17
sensores de humo que se ubicarán de manera uniforme en toda el área de
la bodega a una distancia normal de cobertura de cada sensor de humo.
Dos estaciones manuales que se colocarán uno cerca de los baños y el
otro en el hall de productos terminados, también se ubicará un pulsador de
emergencia en la esquina exterior de la nave.
Figura 1.11: Plano esquemático de la bodega de producto terminado, tomado de
[1.1].
18
1.3.2.4 Laminación
En esta área se instalará maquinarias e instrumentos tales como: maquinaria de
laminación, balsa de impregnación, compensador, desenbobinador, enrolladora,
compensador, cortadora alumband, mesa de corte, estrechadora, gofradora, para
las cuales se necesita tener una protección y supervisión mediante el sistema de
seguridad electrónica. Tendrá un área de 1090.2 m2 de construcción.
Características de seguridad:
Está previsto colocar siete sensores de presencia para detectar el ingreso
de persona o movimientos extraños que se susciten en esta área, cinco
sensores de presencia que estarán ubicadas en las esquinas del área de
laminación y pasillo, uno en el cuarto de supervisión y control de las
maquinarias. Tendrá tres puertas doble de salida, por ello se colocará 6
sensores magnéticos.
Dos estaciones manuales que se colocarán junto a las puertas de salida
del sector. En el cuarto de supervisión y control de las maquinarias se
colocará un sensor de humo.
Se colocará un pulsador de emergencia en la pared exterior junto a las
puertas de salida de esta área.
En la Figura 1.12 se muestra el plano esquemático de la bodega de producto
terminado y la ubicación de los elementos del sistema de alarmas.
19
Figura 1.12: Plano esquemático del área de laminación, tomado de [1.1].
1.3.2.5 Área de reserva, revestimientos líquidos y mecánica En este sector se almacenará insumos y productos de reserva, herramientas y
maquinarias de la mecánica. Tendrá un área de 1102.9 m2 de construcción, como
se aprecia en la Figura 1.13.
20
Figura 1.13: Plano esquemático del área de reserva, revestimiento líquidos y
mecánica, tomado de [1.1].
Características de seguridad:
Está previsto colocará cinco sensores de presencia: cuatro sensores para
el área de reserva, uno para revestimientos líquidos y uno en la mecánica.
21
Se colocará una estación manual el área de reserva, en cuanto a sensores
de humo tendrá dos sensores el área de la mecánica y ocho para el área
de reserva que se ubicarán de manera uniforme en toda el área a una
distancia normal de cobertura de cada sensor de humo.
1.3.2.6 Área de mezcladores y tanques de almacenamiento.
En este sector de la nave industrial se ubicarán maquinaria de los mezcladores,
cuarto del tablero eléctrico y los tanques de almacenamiento. Tendrá un área de
213.75 m2 de construcción que comprende las maquinas de los mezcladores y el
cuarto del tablero eléctrico, entre tanto los tanque de almacenamiento se ubicarán
en la parte exterior, como se aprecia en la Figura 1.14.
Características de seguridad:
Tendrá una puerta doble metálica grande de ingreso, por consiguiente se
instalará 2 sensores magnéticos industriales para detectar el ingreso de
persona extraños que se susciten en esta área.
Está previsto colocar 2 estaciones manuales que se ubicarán: uno al
ingreso de esta área y la otra junto al cuarto del tablero eléctrico.
En el cuarto del tablero eléctrico se instalará un sensor de humo en caso
de siniestro de incendio.
22
Figura 1.14: Plano esquemático del área de mezclador y tanques de
almacenamiento, tomado de [1.1].
23
1.4 MARCO TEORICO: SISTEMA DE SEGURIDAD ELECTRÓNICA
1.4.1 SISTEMAS DE SEGURIDAD ELECTRÓNICA COMERCIALES [1.3]
El Sistema de seguridad electrónica será la interconexión de recursos, redes y
dispositivos (Medios técnicos activos) cuyo objetivo es precautelar la integridad de
las personas y su entorno previniéndolas de peligros y lesiones externas.
El uso de estos recursos, dependerá de las características y necesidades de
aquello que se va a proteger, considerándose el número de sitios a proteger, los
riesgos potenciales de los mismos y necesidades especiales que se puedan
presentar.
Las principales funciones de un Sistema de Seguridad Electrónica son: la
detección de intrusos en el interior y exterior, el control de accesos y tráfico
(personas, paquetes, correspondencia, vehículos, etc.), la vigilancia óptica
mediante fotografía o circuito cerrado de televisión (CCTV) y la intercomunicación
por megafonía y protección de las comunicaciones.
Dentro de los sistemas de seguridad electrónica se tiene una gran variedad de
sistemas y servicios que estos prestan. Sin embargo en la actualidad un sistema
de seguridad electrónica básico consta de los siguientes componentes [1.3]:
Panel de control
Teclado digital
Detector de movimiento
Contactos magnéticos
Baterías de respaldo
Sirena.
______________________ 1.3 Tomado de la tesis titulada DISEÑO E IMPLEMENTACION DEL SISTEMA DE SEGURIDAD DEL CENTRO DE
INVESTIGACIONES Y CONTROL AMBIENTAL (CICAM) de los Ing. Jorge Calle e Ing. Bayron Gamboa.
24
Figura 1.15: Elementos de un sistema de seguridad electrónica comercial,
tomado de [1.4]
1.4.2 SISTEMA DE ALARMA CONVENCIONAL [1.5]
Una central de alarma es un elemento de seguridad pasiva porque no realiza
ninguna acción para evitar o controlar una situación anormal, lo que hace es
advertir de ella como una función disuasoria frente a posibles problemas como: la
intrusión de personas, el inicio de incendios, el desbordamiento de un tanque o
cualquier situación que sea anormal para el usuario. La alarma de intrusión más
básica es un circuito eléctrico simple colocado en una puerta de entrada, los
sistemas de alarma de intrusión modernos poseen una Caja de Control, la cual se
conecta a uno o más circuitos de alarma, pero también cuenta con su propia
fuente de poder en la mayoría de los casos alimentada desde un dispositivo UPS.
_____________________ 1.4 http://guadalajara.olx.com.mx/alarma-contra-robo-para-casa-o-negocios-marca-dsc-con-instalacion-iid-
372140325. 1.5 Tomado de la tesis titulada ANALISIS, DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA INTEGRADO DE
SEGURIDAD CONTROLADO Y MONITOREADO EN FORMA LOCAL Y REMOTA MEDIANTE LAS REDES DE COMUNICACIÓN PÚBLICAS, ADSL, PSTN, GMS Y TCP/IP PARA LA EMPRESA ADUANOR S.A. de los Ing. Iván Mafla e Ing. Juan Carlos Ruales.
25
Monitorea los circuitos y activa la alarma cuando éstos son cerrados o abiertos.
Pero una vez que la alarma es activada, la caja de control no la desactivará hasta
que alguien introduzca un código de seguridad en el teclado.
1.4.2.1 Partes básicas de un sistema de alarma
Los elementos básicos de un sistema de alarma son los siguientes:
1.4.2.1.1 Sensores magnéticos [1.6]
Contacto Magnético es el nombre genérico de un dispositivo sensor de apertura,
integrado por dos unidades necesariamente hermanadas en una posición
determinada, y que ante la separación de estas dos piezas produce un cambio
mecánico en los contactos de una de ellas, a fin de informar el cambio de “estado”
de una abertura, que pasa del estado cerrado al de “libre acceso” o abierto. Estas
dos piezas son construidas mediante un mismo principio científico, aunque cada
una de ellas este conformada por un elemento totalmente diferente; una de las
dos piezas, consiste en un contacto formado por laminas de metal, que
permanecen cerradas o abiertas ante la presencia de un campo magnético
circundante y la otra pieza es un imán cerámico de alta coercitividad, que
proveerá las necesarias “líneas de fuerza” de un campo magnético, capaz de
influenciar directamente en la posición de las laminas de la parte contactual.
Los más usuales, son aquellos que en presencia de un campo magnético se
mantienen cerradas (unidas entre sí) y que se abren cuando desaparece o
disminuye notoriamente el campo magnético.
La parte que está integrada por el contacto electromecánico, está instalada
generalmente dentro de un bulbo de vidrio alargado, cerrado al vacío o
conteniendo una pequeña cantidad de algún gas raro, como el argón, nitrógeno,
etc.
____________________ 1.6 http://sites.google.com/seguridadelectronicagen
26
Estos contactos, debe tenerse cuidado en la selección del modelo adecuado, para
cada necesidad y además, tener en cuenta sobre que medio ira montado.
Básicamente, existen dos grandes divisiones entre los contactos magnéticos: los
de embutir (o empotrable) y los superficiales (o normales).
Son sensores que forman un circuito cerrado mediante un imán y un contacto de
relé muy sensible a campos magnéticos pequeños que al separarse cambia el
estado de N.C. ó N.O y viceversa enviando una señal de alarma.
1.4.2.1.2 Sensores de presencia [1.7]
Los sensores de presencia, son dispositivos capaces de emitir y recibir señales,
que le permiten detectar movimiento en la zona de vigilancia. Este dispositivo
electrónico es capaz de medir la radiación electromagnética infrarroja de los
cuerpos en su campo de visión. Todos los cuerpos reflejan una cierta cantidad de
radiación, esta resulta invisible para nuestros ojos pero no para estos aparatos
electrónicos, ya que se encuentran en el rango del espectro justo por debajo de la
luz visible.
Los sensores de presencia, en cuanto al sistema de detección que utiliza se
clasifica como:
Sensor de presencia de rayos infrarrojos pasivo; va equipado con un
sensor infrarrojo, que transmiten su señal de salida a la unidad central, una
rápida variación de la radiación infrarroja producida por la entrada en
escena de un intruso, dispara la situación de alarma.
Sensor de presencia de microondas; va equipado con un emisor de
microondas, y un detector doppler que puede contar hasta con dos canales
de recepción, para evitar falsas alarmas.
_____________________ 1.7 http://intrepido1.over-blog.es/article-como-funciona-detector-movimiento-85924119.html
27
La unidad central memoriza el nivel de respuesta a la señal emitida
recibida de la zona a proteger, estableciendo un nivel de alarma. Si este
nivel, es alcanzado por la variación de la señal recibida, debida a la entrada
de un intruso. La unidad central pasa a situación de alarma, y ejecuta
automáticamente la secuencia de actuación previamente programada.
Sensor de presencia dual de rayos infrarrojos y de microondas; incorpora el
sistema de detección infrarroja y por microondas, y sólo se llega a la
situación de alarma, si los dos sistemas alcanzan este nivel. Con este
sistema se evita una gran cantidad de falsas alarmas.
Detector de movimiento de ultrasonidos; va equipado con un emisor, y un
receptor de ultrasonidos. La variación de la frecuencia de la onda recibida
respecto a la emitida, provoca el disparo de la alarma en la unidad central,
y la ejecución de las acciones previamente programadas [1.7]
1.4.2.1.3 Sensor de humo fotoeléctrico [1.8]
Permiten la detección de partículas de humo, utilizando el principio de dispersión
lumínica cuando el humo bloquea u obscurece el medio en el que se propaga un
haz de luz. También se puede dispersar la luz cuando ésta se refleja y se refracta
en las partículas de humo. Los detectores fotoeléctricos están diseñados para
utilizar estos efectos a fin de detectar la presencia de humo.
Son dispositivos que detectan un conato de incendio, mediante sensores de calor
o de humo, que utilizan sistemas capacitivos, cuya capacitancia varía por la
presencia de humo en el lugar que se encuentran instalados. Si el detector de
humo se activa, el panel de control notificará a la estación central de monitoreo
una alarma de incendio.
___________________ 1.8 Tomado de la tesis titulada DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA INTELIGENTE DE ALERTA EN
PINTURAS CÓNDOR del Ing. Cristhian Gabriel Cueva.
28
El sensor de humo fotoelectrónico identifica el humo mediante una cámara de
sensado óptico que detecta la presencia de partículas de humo producidas por la
combustión de diversas fuentes, junto con un circuito electrónico que reduce las
falsas alarmas. Para mayor eficacia la cámara del sensor se encuentra sellada
ante flujos de aire, polvo e insectos.
Hay varios modelos de sensores fotoelectrónico, algunos incluyen contactos
auxiliares que se pueden usar para otros sistemas de protección o incluso para
usarlos independientemente de cualquier sistema [1.8].
1.4.2.1.4 Botones de Pánico [1.5]
Son de acción manual y deben estar localizados en lugares estratégicos fuera de
la vista de posibles intrusos. Al presionar los botones se enviará una señal a la
central de monitoreo solicitando ayuda que generalmente es de tipo silenciosa
aunque se puede hacer que suene la sirena en el lugar. Posee contactos NC y
NO.
1.4.2.1.5 Estación Manual [1.9]
Una estación manual es un dispositivo que permite generar una señal de alarma
mediante el accionamiento manual de su mecanismo, básicamente opera como
un interruptor con un contacto normalmente abierto.
Las características generales de una estación manual son:
Es fabricada de un material resistente y en un color identificable,
generalmente rojo.
Se indica claramente como es su funcionamiento y su estado. Muchas
incluyen indicativos gráficos para cualquier idioma e inclusive en lenguaje
braile.
____________________ 1.9 Tomado de la tesis titulada DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN SISTEMA DE DETECCIÓN Y ALARMA
CONTRA INCENDIOS del Ing. Lenin Nicolás Raza.
29
Memoria mecánica, es decir, que una vez que se activa mantiene su
estado hasta que se la reinicie manualmente. Por lo general se requiere de
una llave para abrirla y reiniciarla desde su interior.
1.4.2.1.6 Panel de Control [1.5] Es la unidad central de procesamiento de la información del sistema. En ella se
albergan la placa base, la fuente y la memoria central. Esta parte del sistema es la
que recibe las diferentes señales que los diferentes sensores pueden emitir, y
actúa en consecuencia, disparando la alarma, comunicándose con la central por
medio de un módem, por línea telefónica o internet. Se alimenta a través de
corriente alterna y de una batería de respaldo, que en caso de corte de la energía,
le proporcionaría una autonomía al sistema de entre 12 horas y 3 días
(dependiendo de la capacidad de la batería).
1.4.2.1.7 Teclado [1.5]
Se trata de un teclado numérico del tipo telefónico. Su función principal es la de
permitir a los usuarios autorizados (usualmente mediante códigos pre-
establecidos) armar (activar) y desarmar (desactivar) el sistema. Además de esta
función básica, el teclado puede tener botones de funciones como: Emergencia
Médica, Intrusión, Fuego, etc. El teclado es el medio más común mediante el cual
se configura el panel de control.
1.4.2.1.8 Sirena [1.5]
Es el dispositivo audible básico del sistema, el cual suena cuando se detecta una
intrusión específica avisándole al intruso que ha sido detectado. Para elementos
de alarma como Botones de pánico, cuando se activan por lo general la sirena no
suena.
30
Tiene autonomía propia (puede funcionar aún si se le corta el suministro de
corriente alterna o si se pierde la comunicación con la central procesadora)
colocada dentro de un gabinete protector (de metal, policarbonato, etc.). Puede
tener además diferentes sistemas luminosos que funcionan en conjunto con la
disuasión sonora.
1.4.2.1.9 Luz estroboscópica [1.9]
Es un medio visual para indicar una alarma de incendios, es especialmente útil en
casos de existencia de humo, por la intensidad de la luz utilizada. Existen también
combinaciones de los dispositivos anunciadores, sirenas con luz estroboscópica,
o parlante con luz
1.4.2.1.10 Baterías de Respaldo [1.10]
Son las que se encargan de mantener en funcionamiento el panel de control de
alarmas aunque se corte el suministro de energía eléctrica, ya sea por una
reparación, tormenta, accidente o en forma intencional para sabotear el sistema.
1.4.2.1.11 Estación Central de Monitoreo [1.5]
Si el sistema es monitoreado, cuando existe una señal de alarma, el panel de
control envía el evento a la Estación Central de Monitoreo, a través de la línea
telefónica convencional, la red GSM, un transmisor por radiofrecuencia o
mediante transmisión TCP/IP que utiliza una conexión de banda ancha ADSL y
últimamente servicios de Internet por cable Módem. Esta central trabaja las 24
horas del día.
___________________ 1.10 Tomado de la tesis titulada DISEÑO DE UN SISTEMA ELECTRÓNICO DE SEGURIDAD URBANA PARA UN
BARRIO DE LA CIUDAD DE QUITO Y ANÁLISIS PARA SU POSIBLE IMPLEMENTACIÓN de los Ing. César Almeida y Edwin Silva.
31
Después de intentar contactar al dueño de la propiedad, la estación central de
monitoreo contactará a la policía, bomberos o ambulancia. Por lo regular existe
una tarifa mensual por este servicio.
Estadísticamente, los lugares sin sistemas de alarmas son cuatro veces más
vulnerables a los robos que aquellos que cuentan con algún tipo de sistema, por
lo que la prevención es ahora más importante que nunca [1.5].
Figura 1.16: Esquema de monitoreo de una central de alarmas, tomado de [1.5]
32
CAPÍTULO 2
DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE
SEGURIDAD ELECTRÓNICA
2.1 INTRODUCCIÓN
En el presente capítulo se establece el diseño y la implementación de los
elementos del sistema de seguridad electrónica, se explicará las características
del establecimiento a proteger mediante el uso del sistema de alarma, se utilizará,
sensores de presencia, apertura, detectores de humo, así como los botones,
pulsadores y estación manual en caso de una emergencia.
Para el diseño del sistema de seguridad electrónica se toma en cuenta las
características de seguridad de las instalaciones de la planta descritas en el
subcapítulo 1.3.1
2.2 DISPOSITIVOS PARA EL SISTEMA DE ALARMAS [5] Con el estudio técnico establecido en el subcapítulo 1.3.1, las instalaciones de la
planta contarán con los siguientes dispositivos de seguridad en alarmas.
2.2.1 ÁREA DE OFICINAS CONTROL
En la oficina de control se contarán con los siguientes elementos:
2 Sensores de presencia, uno se instalará en el cuarto de máquinas y otro
en el laboratorio. Las áreas de los ambientes del cuarto de máquinas
corresponde a 4.55m x 2.8m y del laboratorio 5.45m x 2.8m, por lo que
con un solo sensor de presencia en cada ambiente protegerá toda el área.
Por esta razón los sensores se ubicarán en la esquina de ingreso a estos
33
ambientes instalados a una altura de 2m. Los rangos de protección de los
sensores de presencia se muestran en la Figura 2.1
Figura 2.1: Cobertura de protección de los sensores de presencia en el área de
oficinas control.
2 sensores magnéticos, uno al ingreso al cuarto de máquinas y el otro al
ingreso al laboratorio. Estos magnéticos se ubicarán en la parte superior de
cada puerta.
2 sensores de humo fotoeléctrico. Se colocará en el centro de cada
ambiente. La ubicación mostrada en la Figura 2.2 cumple con la norma
NFPA 72E, protegiendo los ambientes del área de oficinas de control.
Se colocará un teclado junto al ingreso de la puerta de laboratorio
empotrada en la pared a 1.5 m de altura.
____________________ 1.5 Tomado de la tesis titulada ANALISIS, DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA INTEGRADO DE
SEGURIDAD CONTROLADO Y MONITOREADO EN FORMA LOCAL Y REMOTA MEDIANTE LAS REDES DE
COMUNICACIÓN PÚBLICAS, ADSL, PSTN, GMS Y TCP/IP PARA LA EMPRESA ADUANOR S.A. de los Ing.
Iván Mafla e Ing. Juan Carlos Ruales.
34
Figura 2.2: Cobertura de los sensores de humo en el área de oficinas control.
Un botón de pánico enclavado en el cuarto de máquinas, que permitirá
emitir una señal de alarma audible en caso de que exista una situación
anormal en el interior del área de oficinas control. Se ubicará junto al
tablero de control de máquinas a una altura de 1.5 m a la vista del personal
de la planta.
2.2.2 ÁREA DE CALDEROS, DIESEL Y ASFALTO
En estas aéreas se contará con los siguientes elementos:
2 Pulsadores de emergencia, ubicados en la parte esquinera del área de
asfalto y de diesel cerca al extinguidor de emergencia de cada área, los
mismos que están a la intemperie.
Una estación manual, ubicada en una pared a 1.5 m de altura cerca del
caldero.
35
Estos elementos permitirán emitir una señal de alarma audible en caso de
incendio, mal funcionamiento de los equipos; con el fin de prevenir al personal
que labora en la planta de un evento de incendio y produzcan daños materiales o
humanos.
2.3 DISTRIBUCIÓN DE LOS ELEMENTOS DEL SISTEMA DE
SEGURIDAD ELECTRÓNICA
Luego de establecer los requerimientos de seguridad para las instalaciones de la
planta, se realiza el esquema final del diseño del sistema de alarma.
2.3.1 AREA DE OFICINAS CONTROL
En la Figura 2.3 se aprecia la ubicación de los dispositivos necesarios para el
sistema de seguridad electrónica para estas áreas.
Figura 2.3: Esquema de ubicación de los elementos del sistema de alarmas del
área oficinas control.
36
2.3.2 ÁREA DE CALDEROS, DIESEL Y ASFALTO
En la Figura 2.4 se aprecia la ubicación de los dispositivos necesarios para el
sistema de seguridad electrónica para estas áreas.
Figura 2.4: Esquema de ubicación de los elementos del sistema de alarmas del
área de calderos, diesel y asfalto.
2.3.3 DISTRIBUCION DE ZONAS [1.5]
Las zonas son los lugares que se van a proteger con el sistema que contienen un
solo dispositivo de alarma por zona conectado de acuerdo a sus principios de
funcionamiento y número. Con los dispositivos utilizados se requieren un total de
10 zonas para tener un funcionamiento adecuado y eficiente del sistema. La
distribución por zonas de los dispositivos es mostrada en la Tabla 2.1.
37
Tabla 2.1: Distribución por zonas del sistema de alarmas
Todos los sensores de la alarma fueron calibrados y verificado su funcionamiento
normal dentro de la configuración del sistema de seguridad electrónica de la
planta de producción de emulsiones asfálticas.
2.4 DESCRIPCIÓN DE LOS ELEMENTOS INSTALADOS
Para la selección de los dispositivos a utilizarse en el sistema de alarmas se
consideró las características técnicas que mejor se adapten a los requerimientos
de seguridad buscando la eficiencia del sistema tanto en el aspecto funcional
como el económico [1.5].
38
2.4.1 SENSOR MAGNÉTICO [2.1]
Se utilizó el sensor magnéticos adhesivos genéricos 7/8 pulgadas para las
puertas de ingreso a cuarto de máquinas y laboratorio con funcionamiento
normalmente cerrado, que comúnmente se los denomina Contactos Magnéticos
Normales (CMN) (Figura 2.5).
Figura 2.5: Sensor magnético, tomado de [2.1]
Especificaciones técnicas [2.1]:
Casa…………………………………………….ABS del Anti-fuego
Modo de conexión…………………………….N/C ó N/O.
Corriente.………………………………………100mA
Voltaje. ..……………………………………….200 VDC
Distancia del funcionamiento………………..más de 15mm, menos de 25mm
Potencia clasificada…………………………….3W
Dimensión………………………………………27*14*8mm
_______________________ 2.1 http://www.seco-larm.com/Magnt2Sp.htm
39
2.4.2 SENSOR DE PRESENCIA [1.3]
Se utilizó los sensores de presencia de rayos infrarrojos pasivo PIR en el área de
oficinas control porque su tecnología infrarroja única, es suficiente para trabajar
en estos ambientes, debido a que no existe la presencia de polvo excesivo ni de
mascotas que puedan producir falsas alarmas, además de que el área a cubrir es
pequeña; por lo que el uso de un solo detector por cada ambiente es adecuado [1.5].
Figura 2.6: Cobertura del sensor de presencia, tomado de [1.3]
Para este proyecto se utilizó el sensor DSC LC-100 cuyas especificaciones
técnicas son las siguientes:
Especificaciones técnicas [2.2]:
Sensibilidad………...…………...........Ajustable
Método de detección…………...........Quad (cuatro elementos) PIR
Alimentación………………................8.2 a 16 VDC
Consumo de corriente………………En espera: 8mA (- 5%) Activo: 10mA (- 5%)
Indicador LED………………………..LED activo (ON) durante la alarma
_________________________ 2.2 http://download.homesecuritystore.com/downloadmanual.aspx?FileName=LC-100-PI_Install.pdf
40
Salida de alarma…………………….NC 28VDC 0,1 A Relé de salida
Anti- mascotas……………………….Hasta 25 kg (55 lbs.)
Dimensiones…………………………92mm x 62,5 mm x 40 mm
Peso………………………………….. 40gr (1.4 oz)
Tamper sabotaje……………………..NC 28VDC 0.1A
Instalación del sensor [2.2]
Las conexiones del bloque de terminales se aprecian en la Figura 2.7 (b).
Terminal 1 y 2. Estos terminales, marcado T2 y T1 (TAMPER). Si requiere una
función de seguridad, conecte estos terminales a una de zona protectora
normalmente cerrada de 24 horas en la unidad de control. Si se abre la tapa
frontal del detector, se enviará inmediatamente una señal de alarma a la unidad
de control.
Terminal 3 y 4. Marcados como "NC" y "C" (RELAY). Se trata de los contactos
del relé de salida de la alarma del detector. Conéctelos a una zona normalmente
cerrada del panel de control.
Terminal 5. Marcado como "EOL". Opción de final de línea. Utilice este terminal
para conectar la resistencia según la configuración "End Of Line" (Final de línea).
Este terminal permite la rápida instalación de una resistencia EOL; no se conecta
internamente al detector, sino que proporciona un cómodo punto de unión para la
conexión del bucle del cable de la zona desde el panel de control a la resistencia
EOL.
Terminal 6. Marcado como "-" (GND). Conéctelo a la salida de tensión negativa o
a la tierra del panel de control.
Terminal 7. Marcado como "+" (+12 V). Conéctelo a una salida de tensión
positiva de entre 8,2 y 16 V CC (habitualmente procedente de la unidad de control
de la alarma).
41
(a) (b)
Figura 2.7: (a) DSC LC-100, (b) Descripción de terminales, tomado de [2.2]
2.4.3 SENSOR DE HUMO
Para este proyecto se utilizó el detector de humo marca: DSC, modelo FSA-410B,
que se pude observar en la Figura 2.8. Este sensor de humo fotoeléctrico que
tiene conexión de 4 hilos con salidas N/C ó N/O, el reset del sensor es manual o
automático (auto-reset).
Especificaciones técnicas [2.3]:
Diámetro (base)........................................................5.8in (147mm)
Altura (incluida la base).............................................2.077in (528mm)
Temperatura de funcionamiento.................................32 º -100 º F (0 º -37,8 º C)
Humedad..............................................................5%-93% de humedad
Rango de tensión..............................................10-30 VDC
Máxima corriente en reposo..............................20 A @12 ó 24 V CC
Máxima Corriente de la alarma.........................25mA-90mA
__________________ 2.3 http://download.homesecuritystore.com/downloadmanual.aspx?FileName=FSA-410-SERIES_Install.pdf
42
ULC humo sensibilidad.....................................2% ± 0,5% / pie oscurecimiento
Humo de sensibilidad UL...................................3% ± 0,8% / pie oscurecimiento
El calor de alarma..............................................135º F (57º C)
La resistencia mínima de LED remoto:
Sistema de 12 V..................................................500 Ohm
Sistema de 24 V..................................................1000 Ohm
Valoración del relé auxiliar (Forma de relé C)..................2A @ 30 VDC (resistiva)
Valoración de alarma de relé (Formulario A Relay)...........2A0@ 30 VDC (resistiva)
Figura 2.8: Sensor de humo FSA-410B, tomado de [2.4]
2.4.4 BOTÓN DE PÁNICO
En este proyecto se utilizó el botón de pánico enclavado SECO-LARM modelo:
SS-077Q, que tiene las siguientes especificaciones:
Especificaciones técnicas [2.5]:
Botón de presión (push button).
Señal indicadora de que el botón está activado.
Incluye 2 llaves para reestablecer el botón.
Caja plástica de montaje en superficie.
__________________ 2.4 http://www.intek.co.nz/product4.aspx?ProductID=3877
2.5 http://www.seco-larm.com/DoubleSp.htm
43
Tapa inoxidable.
Switch SPST.
Circuito normalmente cerrado (N/C).
Dimensiones: 50 x 89 x 40 mm.
Voltaje: 24 Volts.
Figura 2.9: Botón pánico enclavado, tomado de [2.5]
2.4.5 PULSADOR DE EMERGENCIA
En caso de una emergencia se instaló pulsadores de emergencia exterior en las
áreas de diesel y asfalto, se utilizó un pulsador modelo: XB2-BA3 que se observa
en la Figura 2.10, cuyas especificaciones se detallan a continuación:
Especificaciones técnicas [2.6]:
Tipo del interruptor de botón (push button)
Interruptor de botón rasante, momentáneo
Circuito normalmente cerrado (N/C).
Tamaño de montaje: 22mm
Voltaje máximo 380 VAC
Rango de temperatura: -25ºC a +70ºC
Humedad: del 45% al 90%
__________________ 2.6
http://spanish.alibaba.com/product-gs/flush-pushbutton-switch-xb2-ba31-517612085.html
44
Resistencia de contacto: ≤50mΩ
Grado de la protección: IP40, IP67 con la cubierta
Durabilidad mecánica: Momentáneo 1000, 000, mantenido 250, 000
Durabilidad eléctrica: 500, 000
Figura 2.10: Pulsador de emergencia, tomado de [2.6]
Debido a que los pulsadores de emergencia se encuentran en un cajetín en el
perímetro exterior del área de diesel y de asfalto, se tuvo que instalar una placa
de intemperie con el fin de proteger al pulsador del medio ambiente (polvo, lluvia,
temperatura, etc.). Se muestra la placa de intemperie en la figura 2.11.
Especificaciones técnicas [2.7]:
Cubierta Resistente Al Agua
Receptáculo Sencillo, Vertical,
Cierre Automático,
Material Del Tapón Zinc Fundido,
Color: gris
Dimensiones: altura 4.5 Pulgadas, ancho 2.75 Pulgadas.
_____________________ 2.7
http://www.globeletsac.com/web/index.php?idsubcategoria=8&iditemcategoria=51
45
Figura 2.11: Placa para intemperie, tomado de [2.7]
2.4.6 ESTACIÓN MANUAL
En la planta se instaló una Estación manual ubicada en el área de calderos, de
marca SUMMIT, modelo SM-SPS-202, que se aprecia en la Figura 2.12, con las
siguientes características técnicas:
Descripción [2.8]:
Acción doble
Llave de desactivación
Alto brillo de color rojo con acabado de esmalte
Cumple con la ADA un máximo de 5 libras de la fuerza manual
Se monta en la caja estándar de banda única
Caja de montaje resistente a la intemperie.
_______________________ 2.8
http://www.sego.com.pe/CATALOGO2013.pdf
46
Figura 2.12: Estación manual SUMMIT SM-SPS-201 y 202, tomado de [2.8]
Especificaciones técnicas [2.9]:
Capacidad de conmutación………………………………..1 Amp a 30 Vcc
0,1 Amperios a 125 VCA
Dimensiones de la estación manual………………….4.9 "x 3.5" W x 2.0 "D
Color rojo con letras blancas plateadas
En la Figura 2.13 se puede apreciar el diagrama de bloque de las conexiones de
la estación manual.
Figura 2.13: Diagrama de conexiones de la estación manual, tomado de [2.9]
_____________________ 2.9
http://www.agm.com.co/files/products/267/B-SPS-201.pdf
47
2.4.7 TARJETA ALARMA DSC PC1832
Se instalo una tarjeta de alarma de la serie DSC PC1832 que posee 8 zonas
cableadas. Esta tarjeta cumple con todos los requerimientos; tomando en
consideración los precios, la disponibilidad del software de control para este tipo
de paneles (Figura 2.14).
Figura 2.14: Panel PC1832 DSC, tomado de [2.10]
Especificaciones técnicas [2.11]:
Rango de temperatura…………………………..0ºC - 49 ºC (32ºF - 120 ºF)
Humedad máxima……………………………….Humedad relativa de 93 %
Alimentación……………………………………..16.5VCA/40VA @60Hz
Consumo de corriente (panel)…………………110mA (nominal)
Aux+ Salida………………………………………11.1 – 13.6VCC/700mA
Salida de sirena…………………………………..11.1 – 13.6VCC/700mA
Las características técnicas de la tarjeta de la alarma se puede observar en la
Tabla 2.2.
__________________ 2.10
http://www.dsc.com/index.php?n=products&o=view&id=2
2.11 http://www.sygseguridad.com.ar/manuales/manual_dsc_1832.pdf
48
Tabla 2.2: Características técnicas PC 1832, tomado de [2.11]
En el Anexo A, se indica el manual de usuario de este panel del sistema de
alarmas.
Conexión del Hardware [2.11]
En la Figura 2.15 se observa las conexiones de los dispositivos que conforman la
central de la alarma PC1832.
1. Conexión del KEYBUS, el Keybus de 4 hilos (rojo, negro, amarillo, verde), es la
conexión de comunicación entre el panel de control y todos los módulos.
2. Conexión de zonas, las zonas pueden conectarse a contactos normalmente
cerrados o normalmente abiertos.
3. Conexión de sirena, estos terminales proveen de 700mA de corriente a 12 Vcc
49
4. Conexión de Alimentación AUX (auxiliar), el panel de control puede proveer de
un máximo de 500mA de corriente para módulos, sensores alimentados, relés,
LED, etc.
5. Conexión PGM, estos PGMs son conectados a tierra cuando son activados por
el panel de control con una salida de 500mA de corriente.
6. Conexión de línea telefónica, conecte los terminales de teléfono (RING, TIP, R-1,
T-1), a un conector RJ-31x según indicado.
7. Conexión a tierra
8. Conexión batería, batería sellada, recargable de plomo-acido o del tipo gel.
9. Conexión CA, uso del transformador; Primario: 120VCA/60Hz/0.33A Secundario:
16.5 VCA/40VA.
Figura 2.15: Conexión del hardware PC1832, tomado de [2.11]
50
2.4.8 TARJETA EXPANSOR DSC PC5108
En las características técnicas del la tarjeta de alarma PC1832, se indicó que
funciona para 8 zonas; debido a que en la planta se va a instalar un total de 10
zonas (un elemento por zona), se utilizó una tarjeta de expansión (DSC PC5108)
compatible con la PC1832, que agrega 8 zonas cableadas adicionales (Figura
2.16).
(a) (b)
Figura 2.16: (a) PC5108 (b) Descripción de terminales, tomados de [2.12]
Especificaciones técnicas [2.12]:
Rango de temperatura…………………………..-10ºC a + 55 ºC
Humedad relativa………………………………. 93 % no condensada.
Alimentación……………………………………..12VDC / 135mA
Consumo de corriente (panel)…………………35mA (nominal)
Dimensiones……………………………………..45mm x 92mm
__________________ 2.12
http://www.yakdhane.tn/doc/PC5108-FR.pdf
51
2.4.9 TECLADO
En el sistema de alarma instalado se utilizó un teclado LCD marca DSC, modelo
5511, que es compatible con la tarjeta de alarma PC1832 (Figura 2.17). Este
teclado está ubicado junto a la puerta de ingreso al laboratorio empotrada en la
pared a 1.5 m de altura.
Especificaciones técnicas [2.13]:
Moderno diseño, delgado, con tapa
Botones grandes, con iluminación trasera, para evitar errores o falsas
activaciones.
Simbología intuitiva
Entrada o Salida en Teclado, puede ser programada como una entrada de
zona, como una salida programable PGM
4 teclas de función programables
Soporta 8 particiones
Reloj
Múltiples sonidos de Chime
Teclas de doble función.
Soporta Tamper por desarme o por desmontado.
Icono de estado de alimentación
Canal cableado.
Figura 2.17: Teclado LCD PC5511, tomado de [2.14]
_______________________ 2.13
http://www.dsc.com/index.php?n=products&o=view&id=8
2.14 http://www.dsc.com.uy/ftp/Dsc/Imagenes%20y%20logos%20+/Instrusion%20Systems/PC5511.jpg
52
2.4.10 BATERÍAS DE RESPALDO [1.5]
Por tratarse de un sistema de seguridad, nunca puede estar sin energía, ya que
en esas condiciones la empresa queda vulnerable a cualquier evento de alarma.
Por esta razón se debe utilizar baterías de respaldo para el panel de la alarma,
mediante este equipo se tiene un tiempo adicional de funcionamiento del sistema
después de perder la fuente energía principal, para tomar las acciones necesarias
que garanticen la seguridad de la Chova, hasta que la alimentación principal
retorne. En el mercado se pueden encontrar diversas marcas de baterías, pero es
usual que los paneles incluyan baterías como parte del paquete, diseñadas
específicamente para estos elementos. Se utilizó la batería FAMMA 4A/12VDC
(Figura 2.18).
Figura 2.18: Batería de respaldo.
Especificaciones técnicas [1.5]:
Salida. 12 VDC, 4Ah
Voltaje constante de carga.
Ciclo de uso 14.4 a 15V.
Uso en standby 13.5 a 13.8V.
Corriente inicial menor a 1.2 A.
53
2.4.11 DISPOSITIVOS DE ALARMA
En el sistema de alarma implementado se encuentra conectada a la central de la
alarma una sirena, que se activa en caso de intrusión o de emergencia. También
se puede hacer uso de una luces estroboscópicas sin embargo se pueden
prescindir de ellas.
En este proyecto se incorporó una sirena de 30 Watts de potencia (Figura 2.19)
de marca: DSC, y modelo: SD30W. La misma que se encuentra instalada en la
esquina posterior de la parrilla de las del área de máquinas de caldero.
Especificaciones técnicas [2.15]:
Nivel de sonido: 120db
Tonos: Constante y de ayuda
Alimentación: 12 DC @ 1.5 A
Dimensiones: 8'' ancho x 5,5 '' altura x 9'' largo
Figura 2.19: Sirena de 30 Watts, tomado de [2.15]
_____________________ 2.15
http://proalarma.com/productos/SD-30W.html
54
2.4.12 TIPO DE CABLE [2.16]
En la planta va a existir ruido eléctrico debido a la presencia de motores,
maquinarias, las mismas que funcionan con voltaje bifásico y trifásico, para que
no existan interferencia con el sistema de alarma, se uso el cable UTP categoría
5E, por sus características para transmisión de datos.
El cable UTP categoría 5e: (CAT5, CAT5e): Esta es la designación del cable de
par trenzado y conectores que se desempeñan hasta 100 MHz y rangos de datos
de 100 Mbps. Los cables de categoría 5 son los UTP con más prestaciones de los
que se dispone hoy en día. Soporta transmisiones de datos hasta 100 Mbps para
aplicaciones como TPDDI (FDDI sobre par trenzado).
Cada cable en niveles sucesivos maximiza el traspaso de datos y minimiza las
cuatro limitaciones de las comunicaciones de datos: atenuación, crosstalk,
capacidad y desajustes de impedancia. Los productos categoría 5 han sido
probados y certificados a una velocidad máxima de 100 MHz y pueden soportar
una velocidad de transmisión de datos de 100mps (Figura 2.20).
Figura 2.20: Cable UTP categoría 5e, tomado de [2.16]
____________________ 2.16 http://www.3punto0virtual.es/product_info.php/cable-red-lan-cat5e-utp-metros-informatica-p-959
55
2.4.13 VENTILADOR
Este ventilador se ubica en parte superior externa del gabinete metálico pequeño
de las placas electrónicas del proyecto, la misma que se utiliza para extraer el
calor producido en las placas electrónicas por el regulador de voltaje de la placa
electrónica del microcontrolador, con el fin de precautelar el buen funcionamiento
de esta placa electrónica, (Figura 2.21).
Figura 2.21: Ventilador 12VDC, 0.8A; tomado de [2.17]
Especificaciones técnicas [2.17]:
Dimensiones: 80 x 80 x 25 mm.
Forma de los cojinetes: SB
Voltaje: 12v
Velocidad : 4000-6000rpm
Corriente: 0.5-0.8A
Ruido: 23.0-29.0 DB
Potencia: 0.60-0.96W
______________________
2.17 http://spanish.alibaba.com/product-gs/80x80x25mm-12v-fan-568517080.html
56
2.4.14 GABINETE METÁLICO [2.18]
Este gabinete metálico sirve para instalar la central de la alarma (tarjeta PC1832,
batería de 4 Amp, Transformador 16.5 VAC), y para ubicar las placas electrónicas
de este proyecto.
Este gabinete tiene una dimensión de 22x24x8 cm (Figura 2.21).
Figura 2.22: Gabinete metálico, tomado de [2.18]
_____________________ 2.18 http://tienda.redescorp.com/index.php/gabinete-metalico-peque-o-varios-propositos.html
57
2.5 TENENDIDO DEL CABLEADO DEL SISTEMA DE SEGURIDAD
ELECTRÓNICA
La instalación del cableado de los elementos del sistema de seguridad electrónica
se lo realizó entre Agosto del 2011 y Enero del 2012, para ello se tomó en cuenta
los diseños establecidos en el estudio técnico. El cableado se lo llevó a través de
tubería plástica de ½ pulgada, que se conectan con cajetines rectangulares donde
se instalará los equipos del sistema de alarmas. En el techo de las oficinas de
control se utilizó en uno pequeños tramos canaleta plástica (13mm x 7mm) para
ubicar correctamente los sensores de humo, debido a que el techo es de
estructura metálica, para no dejar nada de cable visible.
Se utilizó el cable UTP categoría 5e, cable multipar 3 pares, gemelo 2x22 y
gemelo 2x18 para la conexión de los elementos del sistema de alarmas. Los
cables están identificados con letras y números que se encuentran en una caja
metálica.
En el Anexo C, describe el tendido y la descripción del cableado del sistema de
seguridad electrónica.
2.6 INSTALACIÓN DE LOS EQUIPOS DEL SISTEMA DE ALARMA
En el sistema de alarmas se instalaron los siguientes equipos:
2 Sensores magnéticos
2 Sensores de presencia.
2 Sensores de humo.
1 Botones de pánico.
1 Estación manual.
2 Pulsadores de emergencia.
58
1 Sirena.
Teclado
1 Panel de alarmas.
1 Módulo Expansor de zonas.
2.6.1 INSTALACIÓN DEL SENSOR MAGNÉTICO Los sensores magnéticos se instalaron en las puertas de ingreso a laboratorio y
cuarto de máquinas. Se colocó el imán de cada sensor en la esquina superior de
cada puerta mientras que el magneto se lo colocó en el marco metálico de las
puertas, como se indica en las Figura 2.23 y Figura 2.24.
Figura 2.23: Sensor laboratorio. Figura 2.24: Sensor máquinas.
2.6.2 INSTALACIÓN DEL SENSOR DE PRESENCIA
Los sensores de presencia se instalaron tomando en cuenta la vulnerabilidad de
cada lugar, las actividades que se realizan, y el área a cubrir. Además se tomó en
consideración la cobertura de cada sensor indicada en el subcapítulo 2.2.1. El
sensor de laboratorio se instaló en la esquina del cuarto junto a la caja metálica
(placas electrónicas) y el otro sensor en la esquina del cuarto de máquinas. La
ubicación de los sensores de presencia se muestra en la Figura 2.25 y Figura
2.26.
59
Figura 2.25: Sensor laboratorio. Figura 2.26: Sensor máquinas.
2.6.3 INSTALACIÓN DEL SENSOR DE HUMO
Los sensores de humo se instalaron en las áreas interiores de las oficinas de
control, al ser omnidireccional se ubican en el centro del techo de la estructura
metálica de los cuartos de laboratorio y máquinas. La ubicación de los sensores
de humo se muestra en la Figura 2.27 y Figura 2.28.
Figura 2.27: Sensor laboratorio. Figura 2.28: Sensor máquinas.
60
2.6.4 INSTALACIÓN DEL BOTÓN DE PÁNICO
El botón de pánico se instaló junto al tablero de control de máquinas a una altura
de 1.5 m a la vista del personal de la planta. La ubicación del botón de pánico se
muestra en la Figura 2.29.
Figura 2.29: Botón de pánico enclavado.
2.6.5 INSTALACIÓN DE LA ESTACIÓN MANUAL La estación manual se instaló en una pared de hormigón ubicada a 1.5 m de
altura cerca del caldero, como se aprecia en la Figura 2.30.
Figura 2.30: Estación manual.
61
2.6.6 INSTALACIÓN DE LOS PULSADORES DE EMERGENCIA Los pulsadores de emergencia se instalaron en la parte exterior de la planta, se
ubica en las esquina del área de diesel y asfalto en un muro de hormigón cerca
del extintor.
La altura de estos elementos es baja (por el diseño de la construcción), por este
motivo se coloca unas señales de seguridad (29,7cm x 21cm) junto a estos
elementos el mismo que cumple con la Norma INEN 439, la ubicación de los
pulsadores de emergencia se muestra en la Figura 2.31 y Figura 2.32.
Figura 2.31: Pulsador diesel. Figura 2.32: Pulsador asfalto.
2.6.7 INSTALACIÓN DE LA SIRENA
La sirena se instaló bajo el techo del área de calderos, que es la parte más alta de
la planta. La ubicación de la sirena se muestra en la Figura 2.33.
62
Figura 2.33: Sirena exterior.
2.6.8 INSTALACIÓN DEL TECLADO DE LA ALARMA
Este equipo se lo instaló en el ingreso del laboratorio a 1.5 m de altura, bajo la
caja de la central de la alarma (Figura 2.34).
Figura 2.34: Teclado LCD 551.
63
2.6.9 INSTALACIÓN DEL PANEL DE LA ALARMA
El panel de alarmas utilizado es el PC1832; para su instalación se ubicó
primeramente la caja metálica de protección del panel dentro de la pared del
cuarto de laboratorio junto a la puerta, se utilizó los espaciadores proveídos para
colocar la placa en la caja; asegurándose de tener cerca un toma corriente (Figura
2.35).
Figura 2.35: Panel alarma PC1832.
2.6.10 INSTALACIÓN DEL EXPANSOR PC5108 Este módulo se ubica dentro de la caja metálica del panel de alarma, se utilizó los
espaciadores proveídos para colocar la placa en la caja (Figura 2.35).
64
CAPÍTULO 3
DESARROLLO DEL HMI DEL SISTEMA DE SEGURIDAD
ELECTRÓNICA
En este capítulo se dará a conocer la HMI de la seguridad electrónica de la planta,
correspondiente al diseño e implementación del Hardware de adquisición de datos
y Software del HMI. En la Figura 3.1 se muestra un diagrama de bloques del
diseño del HMI.
Figura 3.1: Diagrama de bloques del diseño del HMI.
65
3.1 DISEÑO DEL DISPOSITIVO DE ADQUISICIÓN DE DATOS
Para el desarrollo del hardware de este proyecto, se dará a conocer los elementos
utilizados para captar las señales de los sensores de presencia, sensores
magnéticos, botones de pánico, detectores de movimiento, estación manual del
sistema de alarmas implementado y enviar los datos mediante la comunicación
serial al computador (PC), para la visualización del estado de los sensores del
sistema de alarmas de la planta (HMI).
3.1.1 MICROCONTROLADOR ATMEGA16 [3.1]
El microcontrolador ATMEGA16, será utilizado con el propósito de captar todas
las señales provenientes de los sensores del sistema de alarma.
El microcontrolador ATMEGA16, se puede decir que es el inicio de un
microcontrolador completo, ya que posee más puertos de entrada y salida de
datos; lo que proporciona más funcionalidades para la elaboración de cualquier
proyecto (Figura 3.2).
ü El ATMEGA16 posee 4 puertos (A, B, C, D) que pueden ser usados de
manera independientemente como entradas o salidas.
ü El puerto A posee los canales de conversión Análogo a Digital.
ü El puerto B tiene como pines relevantes, a los de programación del
microcontrolador, como: SCK, MISO u MOSI.
ü El puerto C presenta características primordiales para comunicación I2C,
con los pines SDA, SCL.
66
ü En el puerto D se encuentra los pines de transmisión y Recepción de datos
seriales.
Figura 3.2: Pines de Entrada/Salida del ATMEGA16, tomado de [3.2].
En la tabla 3.1 se puede observar la distribución de los “pines” del
microcontrolador.
____________________ 3.1 VALENCIA B, Ramiro. Aplicaciones Electrónica con Microcontroladores, Diciembre 2008. 3.2 http://www.futurlec.com/Atmel/ATMEGA16.shtml
67
Tabla 3.1: Distribución de pines del ATMEGA16.
68
A continuación las características más importantes del microcontrolador
ATMEGA16.
32 registros de propósito general
16KBytes de memoria de programa
512 Bytes de memoria no volátil EEPROM
1KBytes en memoria interna SRAM
4 Canales de PWM
8 Canales ADC de 10 bits
Comunicación USART
Oscilador interno RC de 1MHz, 2Mhz, 4MHz y 8MHz
RTC interno con cristal de 32768 Hz
Voltaje de operación de 2.7V a 5.5V
3.1.1.1 Programa del microcontrolador
El programa que se utiliza en el microcontrolador se lo realiza en BASCOM AVR,
que es un programa amigable para programar el microcontrolador Atmega16. La
herramienta BASCOM AVR sirve para realizar programas de alto nivel para
microcontroladores AVR, el cual posee un compilador y un ensamblador que
traduce las instrucciones estructuradas en lenguaje de máquina.
El programa desarrollado para el microcontrolador se encuentra detallado en el
Anexo D.
En la Figura 3.3 se detalla el funcionamiento del programa de microcontrolador
mediante un diagrama de flujo.
69
70
Figura 3.3: Diagrama de Flujo del microcontrolador.
71
3.1.1.2 Diseño de la placa del microcontrolador.
Esta placa del microcontrolador sirve para concentrar todas las señales
provenientes del módulo de acoplamiento de los sensores del sistema de
seguridad electrónica para que ingresen estas señales al PC. Este diseño se lo
realizó en el programa Proteus para realizar todas las conexiones de las borneras
necesarias para conectar los sensores del sistema de seguridad electrónica.
Figura 3.4: Diagrama del circuito del microcontrolador.
72
3.1.1.2.1 Fuente de voltaje de la placa del microcontrolador.
Para el funcionamiento de la placa del microcontrolador se utiliza la fuente de
voltaje continua provista por la salida auxiliar (11.1 – 13.6 VDC) de la tarjeta
PC1832, por esta razón se utilizó un regulador de voltaje (7805) para tener un
voltaje de alimentación de +5VDC para los dispositivos que conforman la placa del
microcontrolador. Para hacer que el voltaje del regulador sea estable, el voltaje de
entrada debe ser cerca de 3 voltios más altos que voltaje que se espera a la
salida del regulador.
Para de tener un voltaje de alimentación de +5VDC de la placa del
microcontrolador se utilizó los reguladores de voltaje LM7809 y 7805 conectados
en cascada con el fin de tener un voltaje estable y reducir el calentamiento que
se produce en estos reguladores de voltaje; a la entrada del regulador (LM7809)
se agrego un capacitor cerámico C1 (100nF / 50V) para filtrar el voltaje de
posibles transitorios y picos indeseables, mientras que a la salida del regulador
(LM7805) se encuentra un capacitor cerámico C3 (100nF / 50V) para disminuir el
voltaje de rizado de salida a la vez que evite oscilaciones. Para la protección de
estos reguladores se encuentran los diodos D1 y D2 (1N4005) en caso de que se
produzca un cortocircuito a la salida del regulador (Figura 3.5).
Figura 3.5: Fuente de voltaje de la placa del microcontrolador.
73
Cada uno de estos reguladores tiene un discipador de calor TO-220 que se
muestra en la Figura 3.6.
Figura 3.6: Discipador de calor TO-220, tomado de [3.3].
3.1.1.2.2 Oscilador de cristal de cuarzo Es un circuito externo indispensable para el funcionamiento del microcontrolador
Atmega16 y además define la velocidad a la cual va a trabajar (Figura 3.7).
Figura 3.7: Circuito del oscilador de cristal, tomado de [3.4].
__________________ 3.3 http://www.taringa.net/posts/hazlo-tu-mismo/8769055/Dimer-o-control-de-Intensidad-Luminica.html
3.4 http://electronicayrobotica.wordpress.com/2012/08/18/oscilador-por-hardware-para-pic/
74
Los valores de los condensadores cerámicos vienen dados según la Tabla 3.2
que se muestra a continuación:
Tabla 3.2: Frecuencias y valores de condensadores del oscilador de cristal,
tomado de [3.4].
Se utilizó el oscilador HS (alta velocidad) de cristal de cuarzo de 8 MHz, con los
condensadores de 22pF/25V que están dentro del rango de los capacitores de la
Tabla 3.2.
3.1.1.2.3 Interfaz de comunicación
La función del microcontrolador es captar las señales de los sensores del sistema
de alarma, procesar la información y enviar los datos al computador. Para ello se
implemento mediante la interfaz RS485 (la transmisión de datos a larga distancia)
un circuito integrado SN75176 para la enviar los datos, ya que el microcontrolador
solo va a enviar datos al computador, en la Figura 3.4 se aprecia las conexiones
del circuito SN75176 al microcontrolador.
El fundamento teórico, características tanto de la interfaz RS485 como del circuito
integrado SN75176 se lo ampliará en el subcapítulo 3.1.3.2.
75
3.1.1.2.4 Elementos adicionales
Fusible: La placa del microcontrolador está provista de un fusible de 1Amperio en
caso de un cortocircuito en la entrada de voltaje de alimentación.
Pulsador de reset: tiene un pulsador para reset del microcontrolador.
Diodo led: este dispositivo se utiliza para visualizar la transmisión de los datos del
microcontrolador, está conectada desde el microcontrolador (pin 15) mediante una
resistencia a VCC. En la Tabla 3.3 se aprecia los valores de la caída de tensión e
intensidad del diodo led que se utilizará para dimensionar la resistencia del diodo.
Tabla 3.3: Caída de tensión e intensidad del diodo led, tomado de [3.5].
Usando los valores de la Tabla 3.3 de acuerdo al color del diodo led, se procede a
dimensionar la resistencia para un diodo led de color verde (Figura 3.8).
____________________ 3.5 http://www.iearobotics.com/personal/ricardo/articulos/diodos_led/index.html
76
Figura 3.8: Forma de conexión y dimensionamiento de la resistencia del LED.
Para la visualización del Led del microcontrolador se utilizó una resistencia de
R=330Ω de ½ Watts.
Zócalos: para la conexión de voltaje de alimentación (+ 12VDC, 5VDC), señales de
los sensores, supervisión de la alarma, Tx de datos, etc.
En Figura 3.9 y Figura 3.10 se observa el diseño de la placa terminada, de la
parte frontal y posterior respectivamente. En la placa del microcontrolador se
puede observar que está previsto para ampliar más zonas con sistemas de
alarmas independientes, debido a que se van a construir más áreas en esta
planta y por esta razón se pueden conectar señales de sensores y señales de
supervisión de alarma, robo, zonas de 24 horas de nuevos sistemas de seguridad
electrónica en esta placa.
77
Figura 3.9: Placa del microcontrolador vista frontal.
Figura 3.10: Placa del microcontrolador vista posterior.
78
3.1.2 MÓDULO DE ACOPLAMIENTO ENTRE EL SISTEMA DE ALARMA Y EL
MICROCONTROLADOR.
En el capítulo 2 se especificó el funcionamiento de los sensores que conforman el
sistema de seguridad electrónica; en los sensores de presencia, magnéticos,
detectores de humo, etc., se tienen salida de tipo contacto, las cuales son según
el sensor, tienen dos modos de conexión: normalmente cerrados (N/C- para
sensores magnéticos, de presencia, detectores de humo, pulsadores de
emergencia, botón de pánico) y normalmente abiertos (N/O- para la estación
manual).
Los sensores anteriormente especificados, son requeridos para el funcionamiento
del sistema de seguridad electrónica y para llevar información a la HMI de la
planta. Estos sensores se deben conectar a la entradas de zonas de la tarjeta
PC1832 (tarjeta del sistema de alarma) y a la entrada del microcontrolador
Atmega16, para ser procesada la información de los sensores tanto en la tarjeta
de alarma PC1832 y como en el microcontrolador.
Para la conexión del sistema de alarma (tarjeta PC1832) y el microcontrolador
Atmega16, se presenta inconvenientes debido a que las entradas de la tarjeta
PC1832 tienen un voltaje que varía entre 6.5 a 7.5 VDC, mientras que en las
entradas del microcontrolador Atmega16, se puede ingresar con un máximo de
5.5 VDC, este voltaje que proviene de la tarjeta PC1832 causa daños a la entrada
al microcontrolador, y también provoca mal funcionamiento en la tarjeta de la
alarma.
Para tener operativo estos dos sistema (sistema de alarma y HMI de la planta)
funcionando normalmente, se implementó un módulo de acoplamiento entre el
sistema de alarma y el microcontrolador para que funcionen de forma
independiente estos dos sistemas con los sensores (ya sea de presencia,
magnético, etc.).
79
Para este diseño se estableció formas más apropiadas para aislar el sistema de
alarma y el microcontrolador:
a) Sistema de optoacopladores, también llamado optoaislador o aislador
acoplado ópticamente, es un dispositivo de emisión y recepción que
funciona como un interruptor excitado mediante la luz emitida por un diodo
LED que satura un componente optoelectrónico, normalmente en forma de
fototransistor o fototriac. De este modo se combinan en un solo dispositivo
semiconductor, un fotoemisor y un fotorreceptor cuya conexión entre
ambos es óptica. Se suelen utilizar para aislar eléctricamente a dispositivos
muy sensibles (Figura 3.11). [3.6]
Figura 3.11: El optoacoplador combina un led y un fototransistor, tomado de [3.6].
b) Sistema de relé, o relevador es un dispositivo electromecánico. Funciona
como un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio
de una bobina y un electroimán, se acciona un juego de uno o varios
contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos
independientes. Dado que el relé es capaz de controlar un circuito de
salida de mayor potencia que el de entrada, puede considerarse, en un
amplio sentido, como un amplificador eléctrico (Figura 3.12). [3.7]
80
Figura 3.12: Partes de un relay, tomado de [3.7].
Para el desarrollo del proyecto se opta por el sistema de relay ya que se requiere
para su funcionamiento solo un voltaje de entrada, mientras que para el sistema
de optoacopladores se requiere un voltaje DC y una a circuitería extra lo con lleva
a tener una placa más grande y mayor costo. Este diseño se lo realizó en el
programa Proteus para realizar todas las conexiones necesarias para conectar los
sensores del sistema de seguridad electrónica (Figura 3.13).
___________________ 3.6 http://es.wikipedia.org/wiki/Optoacoplador
3.7 http://es.wikipedia.org/wiki/Relay
81
Figura3.13: Diagrama del circuito Módulo de acoplamiento.
82
El módulo de acoplamiento se lo denomino MÓDULO HMI-ALARMA, el cual está
compuesto de:
8 Relés Modelo No: JRC-19F (4078), es un relé de 12VDC con contactos dobles
(N/C y N/O), (Figura 3.14).
Figura 3.14: Relay, JRC-19F (4078).
Características técnicas [3.8]:
Capacidad de la conmutación……………………1A 240VAC/30VDC: 2A 120VAC.
Voltaje nominal………………………………………3-24VDC (Bobina)
Energía de la bobina………………………………..360mW
Resistencia de contacto…………………………… ≤100mΩ
Resistencia de aislamiento…………………………≥500MΩ
Temperatura ambiente……………………………….-40 a 75 ºC
Tiempo de la operación/del lanzamiento………… ≤6/4ms
Dimensiones (mm)…………………………………...20.2x10.0x12.0
___________________ 3.8 http://www.chinarelay.com/pcb-relay/pcb-relay-4078-JRC-19F.html
83
3 Relés Modelo No: SDR-12VDC-SC-L, es un relé simple de 12VDC con contactos
N/C y N/O, (Figura 3.15).
Figura 3.15: Relay SDR-12VDC-SC-L.
Características técnicas [3.9]:
Carga nominal………………………….10A 250VAC/28VDC; 10A 125VAC/28VDC;
10A 125VAC/28VDC.
Voltaje nominal………………………………………3-48VDC (Bobina)
Energía de la bobina………………………………..2.0W 0.36W 0.45W
Resistencia de contacto…………………………… ≤100mΩ
Resistencia de aislamiento…………………………≥500MΩ
Temperatura ambiente……………………………….-25 a 75 ºC
Tiempo de la operación/del lanzamiento………… ≤6/4ms
Dimensiones (mm)…………………………………… 19.0x 15.5 x 15.0
En el módulo de acoplamiento, cada uno de los relés tiene un diodo (1N4005)
puesto en paralelo con la bobina, para evitar que cargas inductivas que se
produce al desconectar el dispositivo puedan destruir el relé por picos de
corriente.
___________________ 3.9 http://www.uctronics.com/12-vdc-songle-power-relay-srd-12vdc-sl-type-p-150.html
84
Para la visualización del funcionamiento de los contactos de los relés se incorporó
diodos led de color verde (para JRC-19F) y rojo (para SDR-12VDC-SC-L)
conectados mediante una resistencia a una salida del contactor de cada relé.
Para dimensionar la resistencia se utiliza los valores de la Tabla 3.3 que
corresponde a la caída de tensión e intensidad de acuerdo al color del diodo led.
Figura 3.16: Forma de conexión y dimensionamiento de la resistencia del LED de
los relés del módulo de acoplamiento.
85
3.1.2.1 Funcionamiento módulo de acoplamiento.
Este modulo esta implementado para 8 zonas con el uso de los 8 relés de 12
VDC (JRC-19F) que sirve para detectar las señales provenientes de los sensores
del sistema de seguridad electrónica. Mediante los sensores que funcionan como
contacto, excita la bobina de este relay el cual al accionarse activa los dos
contactos y envía independientemente señales requerida para las entradas de:
zonas tarjeta de la alarma y al microcontrolador. Los relés simples de 12 VDC
(SDR-12VDC-SC-L) tienen las siguientes funciones:
Relé 1: se activa mediante el pulso negativo del PGM 1 del la tarjeta de alarma
(PC1832), cuando se arma o se activa el sistema. La señal del relé se envía al
microcontrolador para luego ser procesada en la PC con el fin de supervisar el
estado de activación/desactivación del sistema de alarmas.
Relé 2: se activa mediante el pulso negativo PGM 2 del la tarjeta de alarma
(PC1832), cuando se produce una alarma (robo) en el sistema. La señal del relé
se envía al microcontrolador para luego ser procesada en la PC con el fin de
supervisar el estado de alarma (robo) del sistema de alarmas.
Relé 3: se activa mediante el voltaje de la salida de la sirena (12VDC) de la tarjeta
de alarma (PC1832), cuando se produce la activación de la sirena del sistema. La
señal del relé se envía al microcontrolador para luego ser procesada en la PC con
el fin de supervisar el estado de pánico o emergencia de los sensores que
funcionan las 24 horas del sistema de alarma.
Este módulo posee un led verde por cada relé (JRC-19F), para indicar el estado
del sensor, si se enciende el led significa que el sensor está activado o abierto.
Para la supervisión del sistema (Relé 1, 2 ,3), cada relé posee un led rojo que
indica el estado del sistema, el cual se enciende cuando el sistema está activado,
cuando ocurre una alarma de zona o la sirena se encuentra activada. En la Figura
3.17 y Figura 3.18 se aprecian la placa electrónica del módulo de acoplamiento,
tanto de la parte frontal como de la parte posterior.
86
Figura 3.17: Placa módulo de acoplamiento vista frontal.
Figura 3.18: Placa módulo de acoplamiento vista posterior.
87
Figura 3.19: Diagrama de bloques del módulo de acoplamiento HMI-Alarma.
La placa del microcontrolador y el módulo de acoplamiento se encuentran
instalados en un gabinete metálico, ubicada en el cuarto de laboratorio junto a la
caja de la central de la alarma, como se indica en la Figura 3.20.
Figura 3.20: Placa del microcontrolador y módulo de acoplamiento.
Señal de los sensores de presencia,
magnéticos, etc.
MÓDULO DE ACOPLAMIENTO
Entradas de zonas a la Tarjeta PC1832
Entradas al microcontrolador
88
3.1.3 COMUNICACIÓN SERIAL
El puerto serial de las computadoras es conocido como puerto RS-232, la ventaja
de este puerto es que todas las computadoras traen al menos un puerto serial,
este permite las comunicaciones entre otros dispositivos tales como otra
computadora, el mouse, impresora y para nuestro caso un microcontrolador.
Figura 3.21: Diagrama de bloques, comunicación serial.
Existen dos formas de intercambiar información binaria: la paralela y el serial. La
comunicación paralela transmite todos los bits de un dato de manera simultánea,
por lo tanto la velocidad de transferencia es rápida, sin embargo tiene la
desventaja de utilizar una gran cantidad de líneas, por lo tanto se vuelve más
costoso y tiene las desventaja de atenuarse a grandes distancias, por la
capacitancia entre conductores así como sus parámetros distribuidos.
Existen dos tipos de comunicaciones seriales: la síncrona y asíncrona
En la comunicación serial síncrona además de una línea sobre la cual se
transmitirán los datos se necesita de una línea la cual contendrá los pulsos de
reloj que indicaran cuando un dato es válido.
89
Ejemplos de este tipo de comunicación son:
I2C
ONE WIRE
SPI
En la comunicación serial asíncrona, no son necesarios los pulsos de reloj. La
duración de cada bit está determinada por la velocidad con la cual se realiza la
transferencia de datos. La Figura 3.22 muestra la estructura de un carácter que se
trasmite en forma serial asíncrono.
Figura 3.22: Estructura de un carácter de transmisión serial asíncrona.
Normalmente cuando no se realiza ninguna transferencia de datos, la línea del
transmisor se encuentra en “IDLE” en estado alto. Para iniciar la transmisión de
datos, el transmisor coloca esta línea en bajo durante determinado tiempo, lo cual
se le conoce como bit de arranque (start bit) y a continuación empieza a transmitir
con un intervalo de tiempo los bits correspondientes al dato, empezando siempre
por el BIT menos significativo (LSB), y terminando con el BIT más significativo.
Si el receptor no está sincronizado con el transmisor, esté desconoce cuando se
van a recibir los datos. Por lo tanto el transmisor y el receptor deberán tener los
90
mismos parámetros de velocidad, paridad, número de bits del dato transmitido y
de BIT de parada.
En los circuitos digitales, cuyas distancias son relativamente cortas, se pueden
manejar transmisiones en niveles lógicos TTL (0-5V), pero cuando las distancias
aumentan, estas señales tienden a distorsionarse debido al efecto capacitivo de
los conductores y su resistencia eléctrica. El efecto se incrementa a medida que
se incrementa la velocidad de la transmisión.
Todo esto origina que los datos recibidos nos sean igual a los datos transmitidos,
por lo que no se puede permitir la transferencia de datos. Una de las soluciones
es aumentar los márgenes de voltaje con que se transmiten los datos, de tal
manera que las perturbaciones a causa de la línea se pueden corregir.
3.1.3.1 Interfaz de comunicación RS-232 [3.10]
La NORMA RS-232 ante la gran variedad de equipos, sistemas y protocolos que
existen surgió la necesidad de un acuerdo que permitiera a los equipos de varios
fabricantes comunicarse entre sí. La EIA (Electronics Industry Association)
elaboró la norma RS-232, la cual define la interfase mecánica, los pines, las
señales y los protocolos que debe cumplir la comunicación serial.
El estándar RS-232 cumple con los siguientes niveles de voltaje:
ü Un “1” lógico es un voltaje comprendido entre –5v y –15v en el transmisor y
entre -3v y –25v en el receptor.
ü Un “0” lógico es un voltaje comprendido entre +5v y +15 v en el trasmisor y
entre +3v y +25 v en el receptor.
___________________ 3.10 http://cselectrobomba.googlecode.com/files/Serial_RS232.pdf
91
El envío de niveles lógicos (bits) a través de cables o líneas de transmisión
necesita la conversión a voltajes apropiados. En los microcontroladores para
representar un 0 lógico se trabaja con voltajes inferiores a 0.8v, y para un 1 lógico
con voltajes mayores a 2.0V. En general cuando se trabaja con familias TTL y
CMOS se asume que un “0” lógico es igual a cero Volts y un “1” lógico es igual a
cinco Volts. La importancia de conocer esta norma, radica en los niveles de
voltaje que maneja el puerto serial del ordenador, ya que son diferentes a los que
utilizan los microcontroladores y los demás circuitos integrados. Por lo tanto se
necesita de una interfase que haga posible la conversión de los niveles de voltaje
a los estándares manejados por los CI TTL.
3.1.3.1.1 El circuito MAX-232
Este circuito soluciona los problemas de niveles de voltaje cuando se requiere
enviar unas señales digitales sobre una línea RS-232. Este chip se utiliza en
aquellas aplicaciones donde no se dispone de fuentes dobles de +12 y –12 Volts.
El MAX 232 necesita solamente una fuente de +5V para su operación,
internamente tiene un elevador de voltaje que convierte el voltaje de +5V al de
doble polaridad de +12V y –12V. Cabe mencionar que existe una gran variedad
de CI que cumplen con la norma RS-232 como lo son: MAX220, DS14C232,
MAX233, LT1180A (Figura 3.23).
Figura 3.23: Hardware para comunicación entre microcontrolador y PC.
92
3.1.3.1.2 Convertidor USB a RS232.
El bus serie universal (USB) se ha convertido en un dispositivo muy popular,
debido a su simplicidad para las aplicaciones de usuario final. Sin embargo, la
aplicación USB en los sistemas finales ha sido más complicada en comparación
como por ejemplo, RS-232. Además, existe una necesidad de controladores de
dispositivos como soporte de software en el ordenador. Debido a esto, la
comunicación basada en RS-232 sigue siendo muy popular entre los fabricantes
de sistemas finales, pero recientemente el puerto RS-232 físicamente se ha
quitado de la interfaz de PC estándar, cediendo terreno a los puertos USB.
Por esta razón se ha utilizado un convertidor USB a RS-232 que permite la
comunicación entre el computador y el dispositivo USB a través del puerto COM
virtual.
Este dispositivo está compuesto de un microcontrolador AVR (ATTINY2313) con
una entrada de datos (Tx, Rx, Gnd) y una salida a USB tipo B macho, como se
observa el diagrama en la Figura 3.24; que se encuentra a la venta en el
mercado de sistemas electrónicos que viene con driver de instalación del
software, se lo instala en el computador y lo reconoce como un puerto virtual de
conexión a USB, cuyas características son [3.11]:
Convertidor RS-232 con salida USB tipo B hembra
Voltaje alimentación: 5VDC @ 10mA
Rango de velocidad: 9600 baudios.
___________________ 3.11 http://www.recursion.jp/avrcdc/cdc-232.html
93
Figura 3.24: Convertidor USB a RS232, tomado de [3.11]
3.1.3.2 Interfaz de comunicación RS-485
En el presente proyecto para realizar la comunicación de los datos provenientes
de la tarjeta del microcontrolador hasta el computador, se considera la distancia
entres estos dispositivos un inconveniente para la transmisión de datos, debido a
que el computador se ubicará a una distancia alejado de la tarjeta del
microcontrolador, por esta razón se utiliza la interfaz RS-485 para la transmisión
de datos.
La interfaz RS-485 o también conocido como EIA-485, que lleva el nombre del
comité que lo convirtió en estándar en 1983. Es un estándar de comunicaciones
en bus de la capa física del Modelo OSI. Está definido como un sistema en bus de
transmisión multipunto diferencial, es ideal para transmitir a altas velocidades
sobre largas distancias (35 Mbps hasta 10 metros y 100 Kbps en 1.200 metros) y
a través de canales ruidosos, ya que reduce los ruidos que aparecen en los
voltajes producidos en la línea de transmisión. El medio físico de transmisión es
un par entrelazado que admite hasta 32 estaciones en 1 solo hilo, con una
longitud máxima de 1.200 metros operando entre 300 y 19200 bps.
94
Figura 3.25: Líneas balanceadas.
En cuanto a las líneas balanceadas (Figura 3.25) la TIA/EIA-485 designa a estas
dos líneas como A y B. En el controlador TX, una entrada alta TTL causa que la
línea A sea más positiva (+) que la línea B, mientras que un bajo en lógica TTL
causa que la línea B sea más positiva (+) que la línea A. Por otra parte en el
controlador de recepción RX, si la entrada A es más positiva que la entrada B, la
salida lógica TTL será “1” y si la entrada B es más (+) que la entrada A, la salida
lógica TTL será un “0”.
La comunicación RS-485 en modo Full Duplex se refiere a que un sistema puede
transmitir y recibir información simultáneamente. Bajo este concepto la interfase
RS-485 está diseñada para sistemas multipunto, esto significa que los enlaces
pueden llegar a tener más de un transmisor y receptor, ya que cada dirección o
sea transmisión y recepción tienen su propia ruta. La figura 3.26 muestra la
comunicación RS-485.
Figura 3.26: Comunicación RS-485 Full Duplex.
95
Las interfaces típicas RS-485 utilizan una fuente de +5 Volts, pero lo niveles
lógicos de los transmisores y receptores no operan a niveles estándares de +5V o
voltajes lógicos CMOS. Para una salida válida, la diferencia entre las salidas A y B
debe ser al menos +1.5V. Si la interfase está perfectamente balanceada, las
salidas estarán desfasadas igualmente a un medio de la fuente de Voltaje.
3.1.3.2.1 Ventajas de RS-485
Esta interfase tiene muchas ventajas con respecto a RS 232, entre las cuales se
mencionan [3.12]:
a) Bajo costo
Los Circuitos Integrados para trasmitir y recibir son baratos y solo requieren una
fuente de +5V para poder generar una diferencia mínima de 1.5v entre las salidas
diferenciales. En contraste con RS-232 que en algunos casos requiere de fuentes
dobles para alimentar algunos circuitos integrados.
b) Capacidad de interconexión
RS-485 es una interfase multi-enlace con la capacidad de poder tener múltiples
transmisores y receptores. Con una alta impedancia receptora, los enlaces con
RS-485 pueden llegar a tener hasta 256 nodos.
c) Longitud de Enlace
En un enlace RS-485 puede tener hasta 4000 pies de longitud, comparados con
RS-232 que tiene unos límites típicos de 50 a 100 pies.
d) Rapidez
La razón de bits puede ser tan alta como 10 Mega bits/ segundo.
___________________ 3.12 http://www.i-micro.com/pdf/articulos/rs-485.pdf
96
3.1.3.2.2 Circuito SN75176
Para lograr la comunicación con el ordenador se elabora una interfase del tipo
RS-485, para su elaboración, se utilizan dos circuitos integrados con la matricula
SN75176 de Texas Instruments, uno es para la recepción de datos y otro para la
transmisión (Figura 3.27).
Figura 3.27: Integrado SN75176.
Estos dispositivos se encargan de hacer la conversión entre los niveles TTL del
microcontrolador y las señales del tipo diferencial que se utilizan el bus RS-485.
Vale la pena decir que en el controlador de transmisión se agregó una línea de
habilitación, esto se debe a que todas las salidas de los microcontroladores están
conectadas a la línea de recepción del ordenador, así cada uno está siempre
deshabilitado para enviar datos y solo se habilitará en el momento en que deba
hacer una transmisión, evitando así conflictos o choques de información en la
línea o bus de datos.
En las termínales VCC y GND se encuentra la alimentación del circuito,
que este caso es de +5V.
La terminal R0 y DI recibe un nivel lógico TTL si y solo si la línea RE se
habilita y como se puede observar es con un ‘0’ lógico.
97
Las terminales D0 y -D0 reciben también el nombre de A y B y son sobre
estas líneas las que forman el Bus de Transmisión y Recepción.
Como se puede observar, cada chip consta de un transmisor y un receptor, si las
terminales RE (Pin 2) y DE (Pin 3) se unen entre sí con un solo Bit se puede
controlar el flujo de la información.
3.1.3.3 Módulo de comunicación serial RS232-485
Dado que la red está establecida con la norma RS-485, debe existir un circuito
que convierta dichas señales al formato RS-232 para que así pueda conectarse
en la red el dispositivo maestro, que en este caso es el ordenador, el cual envía o
recibe la información. Está tarea implica convertir nuevamente las señales de tipo
diferencial a niveles TTL mediante los circuitos integrados SN 75176 y luego un
circuito integrado MAX 232, que invierte los niveles lógicos TTL a rangos de +15V
y –15 V, los cuales son los niveles de tensión adecuados para el puerto serial.
Figura 3.28: Esquema del interfaz de comunicación RS232-485.
98
Para la comunicación serial de los dispositivos del sistema de alarma y la PC, se
utilizó el Convertidor USB a RS-232 (Figura 3.24), acoplado a una pequeña placa
del modulo de comunicación RS-485, este modulo se aprecia en la Figura 3.29;
está compuesto de dos integrados SN75176 para enviar la información, un led
para la visualización de la transmisión de datos y borneras necesarias para las
conexiones de transmisión de datos del microcontrolador, voltaje 5VDC y la
conexión del convertidor USB a RS-232.
Figura 3.29: Placa del módulo de comunicación RS-485.
Estos elementos electrónicos se instalaron en una caja plástica que se ubica junto
al CPU de la computadora como se puede observar en la Figura 3.30.
99
Figura 3.30: Módulo de comunicación serial RS232-485 con salida a USB.
El cable utilizado para conectar al PC es un USB 2.0, permitirá a los periféricos
del equipo que se configuran automáticamente tan pronto como están físicamente
unidos sin necesidad de reiniciar o ejecutar la instalación. USB 2.0 también
permitirá que múltiples dispositivos - hasta 127 - se ejecuten simultáneamente en
un equipo, con periféricos tales como monitores y teclados, este cable se muestra
en la Figura 3.31.
Características técnicas [3.13]:
Máxima velocidad de transferencia de datos hasta 480 Mbps a través de
alto rendimiento de los cables de alimentación de calibre 24 AWG
Conectables en caliente, funciona con USB 2.0
Alivio de tensión moldeado y sobre moldeo PVC garantizar una vida libre
de errores de transmisión de datos.
Soporta hasta 127 dispositivos en una configuración en cadena.
Plataforma de hardware: PC, Mac, Linux, cualquier sistema operativo USB.
Función de cable: Cable USB
___________________ 3.13 http://www.betasoft-outlet.com/ML/Cables_USB.html
100
Estándares: USB / Hi-Speed USB
Cable Tecnología: Par trenzado blindado (STP)
Tipo de conector izquierdo: 4 PIN USB tipo A macho
Tipo de conector derecho: USB tipo B mach.
Figura 3.31: Cable USB.
3.2 DISEÑO DEL SOFTWARE DEL SISTEMA
Una interfaz “amigable” entre el módulo y el usuario es muy importante para que
éste se vuelva verdaderamente didáctico, es por esto que se procede a realizar
una HMI en la cual se pueda visualizar: usuarios de la planta (claves de acceso),
panel estado de la alarma (elementos del sistema de alarma), eventos de los
elementos de la planta (activación, desactivación, alarmas de los sensores del
sistema), comunicación serial del sistema, estado general de la alarma.
Para la implementación del software se genera ventanas auxiliares para el ingreso
de usuarios de la planta con su confirmación; estado y eventos del sistema de
alarma; visualización de la planta (planos y gráficos) con los elementos del
sistema de seguridad electrónica.
101
Con la implementación del software, se creará un archivo de datos (escritura de
datos) que registra todos los eventos del sistema de alarma como: armado,
desarmado de la alarma; alarmas de los sensores de presencia, magnéticos y
sensores que funcionan las 24 horas (pulsadores, sensor de humo, etc.).
Para realizar este tipo de interfase se ha decidido utilizar el programa LabVIEW
desarrollado por National Instruments, por la facilidad que este presenta en el
desarrollo de aplicaciones y para poder comunicarse con un microcontrolador a
través de comunicación serial EIA/TIA 232.
En la selección del software de monitoreo y control, hay que verificar que dicho
paquete cumpla los requisitos necesarios tales como seguridad, amigabilidad y
facilidad de maniobra. Además se toma en consideración que la Facultad
de Ingeniería Eléctrica y Electrónica dispone del software LabVIEW 2009, así
como de la autorización de uso.
3.2.1 FUNCIONES DE LOS VIS UTILIZADOS
Para este proyecto se utilizó los siguientes VIs:
VISA configure Serial Port. Se inicializa el puerto serial de comunicación de
la computadora, configurando los parámetros estandarizados como:
velocidad de transmisión de datos, bits de datos, paridad, error, control de
flujo y puerto de comunicación.
VISA Read. Lee el número especificado de bytes desde el dispositivo o la
interfaz especificada del búfer del puerto de comunicación.
VISA Close. Una vez enviada o recibida la información por el puerto de
comunicación siempre al final se cierra el puerto serial con este VI.
102
Simple Error Handler VI. Indica si se ha producido un error. Si se produce
un error, este VI devuelve una descripción del error y, opcionalmente,
muestra un cuadro de diálogo.
Format Date/Time String Function. Muestra un valor de fecha y hora o un
valor numérico como el tiempo en el formato que se especifica mediante
códigos de tiempo de formato.
Write To Spreadsheet File VI. Convierte una matriz 2D o 1D de cadenas,
números enteros o números con signo, de doble precisión para una cadena
de texto y escribe la cadena en un archivo nuevo flujo de bytes o anexa la
cadena a un archivo existente.
Read From Spreadsheet File VI. Lee un número especificado de líneas o
filas de un archivo de texto que comienza por un carácter numérico de
desplazamiento especificada y convierte los datos en 2D, haga doble
precisión matriz de números, cadenas o enteros.
Decimal String To Number Function. Convierte los caracteres numéricos en
cadena, empezando en el desplazamiento, a un entero decimal y lo
devuelve en número.
3.2.2 SOFTWARE DEL SISTEMA DE SEGURIDAD ELECTRÓNICA
Para el diseño del software del sistema de alarma, se utiliza las señales de los
sensores concentrados en el microcontrolador y que son enviados mediante la
comunicación serial (interfaz RS232 / RS485) al computador donde se encuentra
el programa LabVIEW para ser procesado la información.
3.2.2.1 Programa de la comunicación serial
Para establecer una comunicación entre el microcontrolador y la PC se presenta
el programa básico en LabVIEW que se detalla a continuación.
103
Figura 3.32: Comunicación serial en LabVIEW.
Los bloques que se utilizan para realizar la comunicación serial son: VISA
configure Serial Port, VISA Read, VISA Close, Simple Error Handler VI que se
explicaron su funcionamiento en el subcapítulo 3.2.1.
Para la comunicación serial se configura el puerto de comunicación externo USB,
para nuestro caso COM9 (puerto virtual) del computador, el Bit de transmisión de
datos que normalmente se configura con 8 bits, la velocidad de transmisión que
es de 9600 baudios, bit de paridad. Estos son los valores más importantes para la
comunicación serial en LabVIEW.
Los datos que se obtienen de los sensores se transmiten mediante el uso del
programa del microcontrolador al computador. Los datos que envía el
microcontrolador son datos de tipo STRING (conjunto de caracteres), que luego
son receptados en el programa LabVIEW del computador para ser visualizados en
el panel frontal. Hay que destacar que en el programa LabVIEW el sistema está
leyendo los datos que transmite el microcontrolador en todo momento.
3.2.2.2 Programa de los sensores
El sistema de seguridad electrónica consta de sensores ya sea de movimiento,
apertura, pánico, humo, etc. Mediante el uso del microcontrolador se envía estas
señales al computador.
104
Para explicar el funcionamiento del programa de los sensores se expone el
diagrama de conexión de los mismos al computador (Figura 3.33).
Figura 3.33: Control de sensores.
Cada uno de los sensores del sistema de alarma como se indicó en el capítulo 1,
posee un contacto de relé normalmente cerrado (NC), que indica el estado de
SENSOR PLACA MÓDULO DE ACOPLAMIENTO
PLACA DEL MICROCONTROLADOR
COMPUTADOR
MÓDULO DE COMUNICACIÓN RS232-485
105
abierto o cerrado del dispositivo, estas señales de los sensores ingresan al
microcontrolador que luego ser procesados se envía al computador datos tipo
string que representa el estado de los sensores, como se indica en la Tabla 3.4
Tabla 3.4: Datos string de los sensores del sistema.
En Tabla 3.4, se aprecia los datos string de cada sensor que ingresan al
computador para ser procesados y visualizados en el panel frontal en LabVIEW,
esto quiere decir si por ejemplo para el sensor de presencia de laboratorio, este
se encuentra abierto se envía la letra A, y cuando está cerrado la letra B.
Mediante estos datos tipo string se puede identificar el estado de todos los
sensores del sistema de seguridad electrónica.
Para establecer en el programa LabVIEW, cuando está activado el sistema de
alarma, cuando se activó la sirena en caso de robo, o cuando se activan los
sensores que funcionan las 24 horas en este caso los sensores de humo,
106
pulsadores de pánico y la estación manual, se han establecido caracteres tipo
string para determinar estas condiciones de funcionamiento.
Las señales provenientes de la tarjeta de la alarma (PGM1, PGM2, salida de
sirena), accionan los relés 1, 2, 3 (placa módulo de acoplamiento) que se
encargan de la supervisión del estado general del sistema, estas señales
ingresan al microcontrolador para ser enviados al computador mediante la
comunicación serial.
Como en el caso de los sensores, el microcontrolador envían datos string
(supervisión estado general del sistema de alarma) al computador, para indicar al
programa LabVIEW cuando el sistema de alarma se encuentra: activado,
desactivado, o si existe un estado de robo o pánico en un determinado sensor de
la alarma.
Para la supervisión del armado ó desarmado del sistema de alarma el
microcontrolador envía al computador el caracter 1y 2 respectivamente.
Para la supervisión de la activación ó desactivación de la sirena a partir de los
sensores magnéticos y de presencia, el microcontrolador envía al computador el
caracter 3 y 4 respectivamente.
Para la supervisión de la activación ó desactivación de sensores que funcionen
las 24 horas, como es el caso de los sensores de humo, pulsadores, estación
manual; el microcontrolador envía al computador el carácter 5 y 6
respectivamente.
En la Figura 3.34, se muestra cada VI que se utiliza al igual que constantes y
variables para la programación en LabVIEW de los sensores del sistema de
alarma y la supervisión de: alarma, robo y zonas que funcionan las 24 horas.
107
Figura 3.34: Diagrama de bloques del programa de los sensores en LabVIEW.
Las señales emitidas por el microcontrolador por medio de la comunicación serial
al computador son de manera permanente, por esta razón los estados del sensor
(sea abierto o cerrado) se están transmitiendo constantemente datos string (como
A, B, C, D, E, F, etc.) al programa del computador del HMI. Por ello se crea en el
programa LabVIEW del computador unos SubVI´s con el fin de tener un registro
cuando un sensor cambia de estado sea abierto o cerrado.
En el diagrama de bloques del programa de los sensores se utiliza subVI´s que
se los denominó como: LATCH LETRA, LATCH NUM, NODO ALARM, NODO
24H.
3.2.2.2.1 LATCH LETRA
Es un subVI´s que se usa para datos tipo string de texto y sirve como mecanismo
de memoria. En las entradas (X), (Y) se fija un determinado caracter tipo texto,
108
como por ejemplo para el sensor de la zona 1se fija el carácter A para (X) y B
para (Y); si el caracter de la entrada de datos (read buffer) es igual a la entrada
(X) se pone 1 lógico a la salida (Boolean2), el estado de la salida se mantiene sin
cambios hasta que otra solicitud de actualización se ingrese en la entrada (read
buffer) y esta sea igual a la entrada (Y) en este caso la salida (Boolean 2) se pone
en cero lógico. El subVI´s y el diagrama de bloques se aprecian en la Figura 3.35.
(a)
(b)
Figura 3.35: a) SubVI´s LATCH LETRA b) Diagrama de bloques LATCH LETRA
3.2.2.2.2 LATCH NUM
Es un subVI´s que se usa para datos tipo string de número y sirve como
mecanismo de memoria. En las entradas (Numeric 2), (Numeric 3) se fija un
caracter numérico, como por ejemplo para la supervisión de la alarma se fija el
carácter 1 para (Numeric 3) y 2 para (Numeric 2); si el caracter de la entrada de
datos (Numeric) es igual a la entrada (Numeric 3) se pone 1 lógico a la salida
(Boolean2), el estado de la salida se mantiene sin cambios hasta que otra
solicitud de actualización se ingrese en la entrada (Numeric) y esta sea igual a la
entrada (Numeric 2) en este caso la salida (Boolean 2) se pone en cero lógico. El
subVI´s y el diagrama de bloques se aprecian en la Figura 3.36.
109
(a)
(b)
Figura 3.36: a) SubVI´s LATCH NUM b) Diagrama de bloques LATCH NUM
3.2.2.2.3 NODO ALARM
En la Figura 3.37 (a) se aprecia el subVI´s NODO ALARM, que sirve para dar
propiedades como: estado, mensajes y alerta al sensor de la zona especificada
en el sistema de alarma; también se usan para los sensores que producen una
alarma luego de armar el sistema (zonas 1, 2, 9 y 10). Este subVI´s funciona
mediante las señales de información de la supervisión del sistema
específicamente por la activación/desactivación del sistema y por la activación de
la sirena, que cumple con las siguientes condiciones:
Si el sistema de alarma esta desactivado envía una señal (cero lógico) que
ingresa a la entrada al subVI´s denominada “Boolean 4” que mantiene
deshabilita la estructura de caso (condición falso) que se observa en la
Figura 3.37 (b); la entrada “Boolean 5” ingresan la señales de los sensores
del sistema de alarma. En estas condiciones en la HMI se observa los
estados de los sensores como ABIERTO ó CERRADO dependiendo del
estado del sensor del sistema de alarma.
110
Cuando el sistema de alarma esta activado envía una señal (uno lógico)
que ingresa a la entrada “Boolean 4” habilitando la estructura de caso
(condición verdadera), que se observa en la Figura 3.37 (c); la entrada
“Boolean 5” ingresan las señales de los sensores del sistema de alarma.
Con estas condiciones en la HMI se observa los estados de los sensores
como ACTIVO y si existe una activación de la sirena del sistema mediante
un sensor determinado aparece como un estado de ALARMA en la HMI.
(a)
(b)
(c)
Figura 3.37: a) SubVI´s NODO ALARM b) Diagrama de bloques Nodo Alarm, en
condición falso c) Diagrama de bloques Nodo Alarm, en condición verdadera.
111
3.2.2.2.4 NODO 24H
Este subVI´s sirve para dar propiedades como: estado, mensajes y alerta al
sensor de la zona especificada en el sistema de alarma que funcionan las
24 horas (sensores: 3, 4, 5, 6, 7, 8). Cuando se activa un sensor, envía un
señal (uno lógico) que ingresa a la entrada del subVI´s denominada
“Boolean” el cuál activa el estado y alerta del sensor. En la HMI se observa
el Estado como: PANICO, EMERGENCIA Ó FUEGO dependiendo del
sensor que se active (botón de pánico, pulsador de emergencia o sensor
de humo). En la figura 3.38 se aprecia el subVI´s para un botón de pánico.
(a)
(b)
Figura 3.38: a) SubVI´s NODO 24H b) Diagrama de bloques NODO 24H
112
Para los sensores de humo se utiliza el subVI´s NODO 24H 1, mientras para los
pulsadores de emergencia se usa el subVI´s NODO 24H 2; que tienen el mismo
funcionamiento que el subVI´s NODO 24H.
3.2.2.3 Programa de Archivo de eventos
En la programación del software del HMI del sistema de seguridad electrónica de
Chova, están presentes los registros de eventos, para tener respaldos de los
eventos de alarma y estado de los sensores del sistema de alarma. Una de las
técnicas más comunes para almacenar los datos es el formato de archivo ASCII,
esto es en un archivo de texto (.txt), la misma que se almacena en el disco duro
del computador.
3.2.2.3.1 Ruta de Archivo de eventos
La ruta de archivo o de fichero del programa en LabVIEW del HMI sirve para
direccionar el almacenamiento del archivo de texto de los registros de los eventos
del sistema de seguridad en un lugar específico del computador, como por
ejemplo la ruta de archivo: << D:\Registros LabVIEW\Ejercicio1.txt >>.
3.2.2.3.2 Formato de Archivo de eventos
Una operación típica de E/S de archivo involucra los siguientes procesos:
1. Crear o abrir un archivo existente.
2. Leer desde, o escribir en el archivo.
3. Cerrar el archivo.
LabVIEW puede usar o crear los siguientes formatos de archivos: Binario, ASCII,
LVM y TDM. Para el presente proyecto se realizó mediante la creación de
archivos de texto (ASCII).
3.2.2.3.3 Encabezado del Archivo de eventos.
Para la creación de archivos de texto se utilizó el Write To Spreadsheet File VI,
que anteriormente se mencionó su funcionamiento. Para el almacenamiento
113
secuencial de los sensores de las zonas del sistema de alarma se utilizó los
arreglos (Array), en LabVIEW.
Un Arreglo son matrices que agrupan elementos del mismo tipo de dato, un
arreglo puede tener una o más dimensiones, y en cada uno de ellas un número
determinado de elementos. Los elementos del arreglo están ordenados de tal
manera que cada uno tiene índices que indican su posición dentro del arreglo.
Para explicar el encabezado de los archivos de eventos se muestra la Figura
3.39, donde se observa un archivo de texto de los eventos del sistema de alarma.
Figura 3.39: Archivo de texto del sistema de seguridad electrónica.
En el archivo de texto de la Figura 3.39 se observa que posee un encabezado que
indica los eventos del sistema, en la siguiente fila aparece la fecha, hora,
elemento, estado, descripción, zona. Esto se almacena en el archivo texto
inmediatamente de iniciar el programa del HMI del computador en LabVIEW, que
114
se lo diseñó mediante el uso de los arreglos y la utilización de la estructura Flat
Sequence que es una estructura que consta de una o más subdiagramas, que se
ejecutan secuencialmente. Se utiliza la estructura de secuencia plana, de modo
que un subdiagrama ejecuta antes o después de otro subdiagrama. Los marcos
en una estructura de secuencia plana se ejecuta de izquierda a derecha y cuando
todos los valores de datos conectados a un marco están disponibles, como se
indica en la Figura 3.40.
Figura 3.40: Programa del encabezado del archivo texto.
En la Figura 3.40 se aprecia dos secuencias de información la misma que consta
de Write To Spreadsheet File VI, para almacenar los datos de texto con su
respectiva ruta del archivo.
3.2.2.3.4 Escritura de Archivo de eventos
Luego de tener el encabezado del sistema de seguridad, se debe almacenar los
eventos del sistema como: supervisión del sistema (armado / desactivado de la
alarma), alarmas de los sensores con la ubicación y la zona respectiva del
115
sistema de seguridad, los eventos de pánico, incendio. Para explicar la escritura
del archivo de eventos se muestra el programa de escritura en la Figura 3.41.
Figura 3.41: Programa de la escritura de eventos.
116
En la Figura 3.41 se observa que se debe cumplir condiciones para que se
registren los eventos de los sensores del sistema:
Para los sensores de las zonas 1, 2, 9,10; se debe cumplir la condición de
que el sistema de alarma se encuentre armado y que se produzca una
activación en estos sensores.
Para los sensores de las zonas 3, 4, 5, 6, 7, 8; solamente se requiere que
se produzca una activación en estos sensores.
Se utiliza las funciones de tiempo que para el presente proyecto se utiliza Format
Date/Time String Function, para historiales; el mismo que se encuentra conectado
a los subVI´s de los sensores y supervisión del sistema de alarma. Para la
escritura de los eventos se han utilizado subVI´s por cada sensor de zona, con el
fin de explicar su funcionamiento se realiza el análisis solo del sensor 1 (zona 1),
el cual tiene el mismo funcionamiento que los sensores de las zonas 2 al 10.
TIME 1.vi: como se indicó anteriormente, en LabVIEW se está constantemente
ejecutando el programa, por esto se necesita tener un solo registro por evento y
no almacenar constantemente la información del evento, esta operación lo realiza
el subVI´s Time 1.vi. Las señales provenientes de los sensores del sistema de
alarma al ingresar por la entrada “PULSADOR” activa un tiempo determinado para
habilitar el modo de escritura ó registro de eventos, luego de este tiempo se
desactiva el modo de escritura, como se indica en la Figura 3.42 (b).
Los subVI´s TIME2 al TIME10, ALARM CLOSE, ALARM OPEN que se observa
en la Figura 3.41 tiene el mismo funcionamiento que el subVI´s TIME 1.
117
(a)
(b)
Figura 3.42: a) SubVI´s TIME 1 (b) Diagrama de bloques TIME 1
REG Z1.vi: contiene un conjunto de arreglos de datos string (texto), el mismo que
al habilitar este subVI´s registra o almacena en el archivo de texto la información
del sensor de una zona determinada del sistema de seguridad, esta información
que se genera corresponde al estado, elemento, descripción y zona del sistema
de alarma, acompañado de la fecha y hora que se produjo el registro de evento
de un determinado sensor (en este caso el sensor de la zona 1) como se indica
en la Figura 3.43 (b).
Los subVI´s REG Z2 al REG Z10, REG CLOSE, REG OPEN que se observa en la
Figura 3.41 tiene el mismo funcionamiento que el subVI´s REG Z1.
118
(a)
(b)
Figura 3.43: a) SubVI´s REG Z1 (b) Diagrama de bloques REG Z1
3.2.2.3.5 Tabla de Archivo de eventos
La tabla de archivo de datos posee la misma información que el archivo de texto
que se almacena en un lugar específico del computador, con la diferencia que se
puede observar en el panel frontal del HMI.
Figura 3.44: Read From Spreadsheet File VI.
En la Tabla 3.5 se observa la tabla de archivos de datos ubicada en el panel
frontal.
119
Tabla 3.5: Tabla de Archivo de eventos panel frontal
3.2.2.4 Programa de Usuario y contraseña del HMI
Para permitir el acceso únicamente al personal que labora en la planta a la HMI
de sistema de seguridad, se ha creado un programa para ingresar el usuario y la
contraseña al ejecutar el ícono generado por LabVIEW en la PC, por el personal
que labora en la planta o el personal de seguridad. Este programa se observa en
la Figura 3.45.
120
Figura 3.45: Programa del usuario y contraseña.
El programa en LabVIEW del HMI se encuentra detallado en el Anexo E.
3.2.3 DESARROLLO DEL HMI [3.14]
La interfaz humano máquina (HMI), como su nombre lo indica, es un medio que
facilita y posibilita que un operador humano pueda interactuar con un proceso. En
el presente caso se trata de desarrollar, con ayuda de un computador y el
software adecuado, una serie de pantallas, en ambiente Windows, que
permitan la supervisión y control de las variables involucradas en el
proceso. Por ello el programa está desarrollado con una serie de pantallas que
tratan de asemejarse lo mejor posible al proceso que ejecuta el equipo
para facilitar el manejo, monitoreo y control del proceso de tal manera que
el operador se sienta atraído por el software y lo use efectivamente.
Dentro de todo sistema de control es importante tener un registro de
alarmas que ocurren en el proceso a controlar, motivo por el cual la HMI debe
disponer de sus respectivas protecciones y avisos correspondientes para
seguridad del operario y del equipo. Estas alarmas deben ser claras y fáciles de
121
detectar. Por ende, el software que realice el monitoreo debe poseer estas
propiedades. También es importante que un sistema de supervisión
posibilite el almacenamiento de eventos que ocurren en el proceso a controlar.
De aquí que la creación de bases de datos en el sistema HMI es necesaria y útil
para llevar a cabo el análisis de los resultados obtenidos durante cualquier
prueba realizada.
3.2.3.1 Requisitos de una interfaz HMI [3.14]
FUNCIONALIDAD: Que el software de desarrollo realice el trabajo para el
que fue diseñado.
CONFIABILIDAD: Que la operación del sistema resulte segura para
cualquier operador calificado.
DISPONIBILIDAD: Que todo operario calificado tenga facilidad de
manejo del sistema.
ESTANDARIZACIÓN: Las características de la interfaz de usuario
como simbologías, colores, entre otras, deben ser comunes entre
múltiples aplicaciones y estándares internacionales.
CONSISTENCIA: Que el apoyo visual sea igual en todas las
pantallas para crear un ambiente amigable al usuario, también en lo
referente a terminologías, variables y comandos utilizados en la interfaz.
PORTABILIDAD: Que el paquete sea reconocido y aceptado por la mayoría
de procesadores.
3.2.3.2 Requerimiento del sistema para LabVIEW [3.14]
LabVIEW es parte del paquete industrial National Instruments, el mismo que es
utilizado para supervisión, control, adquisición y almacenamiento de datos. La
Tabla 3.6 describe el mínimo requerimiento del hardware y software necesario
para LabVIEW.
_______________________ 3.14 Tomado de la tesis titulada DISEÑO DE UN SISTEMA DE CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN DE UNA
MAQUINA AXIAL-TORSIONAL DE ENSAYO DE MATERIALES de los Ing. Ricardo Araguillin e Ing. Andrés Mejía
122
Tabla 3.6: Mínimos requerimientos de hardware y software para LabVIEW [3.15].
3.2.3.3 Ubicación del computador del HMI de la planta.
El computador del HMI de la planta está ubicado en el Área de oficinas de control
específicamente en el cuarto de máquinas, debido a que al momento no se
encuentra construida la garita de guardianía, por consiguiente se realizará las
pruebas pertinentes en este lugar.
Cuando la garita de guardianía esté operando se establecerá esta HMI en ese
lugar.
3.2.3.4 Descripción del programa HMI de la planta.
El programa realizado en el software LabVIEW tiene como principal objetivo
crear un ambiente amigable, confiable y facilitar al operador el manejo del
sistema de seguridad electrónica de la planta, el mismo que será descrito a
continuación.
___________________ 3.15 http://www.ni.com/labview/requirements/
123
3.2.3.4.1 Ingreso a la Ventana de inicio
Al momento de ejecutar el ícono generado por LabVIEW en la PC se muestra la
pantalla de ingreso (Figura 3.46).
Figura 3.46: Ventana de inicio.
En la parte superior se visualiza, el logotipo de la empresa (Chova del Ecuador),
la fecha, la hora y titulo del HMI, y en la parte inferior se ubicada el icono “Salir” el
cual detiene el proceso y cierra el programa, el cual permanecerá en todo
momento.
La descripción de la ventana de inicio se muestra en la Tabla 3.7
.
124
Tabla 3.7: Descripción de la Ventana de inicio.
En la ventana de inicio en el icono del operador, se puede escoger el usuario
respectivo previamente configurado. Si la contraseña es incorrecta aparecerá un
mensaje indicando “Clave incorrecta” por 3 segundos y desaparece, luego se
debe presionar “Cancelar” y nuevamente seleccionar “Operador” y “Contraseña”
(Figura 3.47).
Figura 3.47: Mensaje de clave o contraseña incorrecta.
125
3.2.3.4.2 Ingreso Ventana Principal
Luego de ingresar el operador y la contraseña correcta, se presiona el ícono
“Ingresar” que muestra las Ventanas del HMI como se observar en la Figura 3.48.
Figura 3.48: Ventana principal.
Esta ventana principal se subdivide en dos ventanas: Ventana de información y
ventana de visualización gráfica de sensores del sistema de seguridad electrónica
(lado izquierdo y lado derecho de la ventana principal).
VENTANA DE INFORMACIÓN
Esta ventana de información se subdivide en otras ventanas las mismas que son:
a) Ventana de Estado del Sistema
b) Ventana de Archivo de Eventos
c) Ventana de configuración Serial
126
a) Ventana de Estado del Sistema.- en esta ventana se puede observar en la
siguiente figura.
Figura 3.49: Ventana de Estado del Sistema.
El detalle de la Figura 3.49 es:
1. ZONA, correspondientes a las zonas 1 al 10, de los respectivos sensores.
2. ESTADO, se visualiza el estado de zonas de los sensores, esto es cerrado,
abierto, activo (cuando se arma el sistema de la alarma o para zonas de
sensores que funcionan las 24 horas como son: pánicos, pulsadores, etc.),
también alarma cuando se produce una activación en un determinada zona
del sensor. Estos estados cambian de color dependiendo del evento que se
127
produzca. Cuando el sensor está cerrado o activo el indicador es de color
AMARILLO, abierto es VERDE y de alarma es de color ROJO intermitente.
3. DESCRIPCIÓN de los sensores del sistema de alarma, que indican la
ubicación de las zonas de los sensores.
4. Indicadores de visualización del estado del sistema de alarma: sistema
armado el ícono “CERRADO” se enciende de color Rojo, sistema
desactivado el ícono “ABIERTO” se enciende de color Verde, sirena
activado el ícono “SIRENA” se enciende de color rojo intermitente.
b) Ventana de Archivo de Eventos, para ingresar a esta ventana se presiona el ícono
“Ir a registro de eventos”. En esta ventana se observa los registro de los eventos
que se producen en el sistema de alarma: Fecha, Hora, estado, elemento y
ubicación de cada uno de las zonas de los sensores y la supervisión (apertura y
cierre del sistema) del sistema de alarma (Figura 3.50).
Figura 3.50: Ventana de Archivo de Eventos.
128
Existe un icono “Activar registro” que sirve para activar o desactivar el registro de
información en el computador.
b) Ventana de Configuración Serial, para ingresar a esta ventana se presiona el
ícono “Ir a configuración serial”, esta ventana permite al operador configurar la
comunicación serial entre el microcontrolador y el computador, estos parámetros
son: puerto serial (COM4), velocidad (9600 baudios), Bit de datos (8), y Ruta de
registro de datos. (Figura 3.51).
Figura 3.51: Ventana de Configuración Serial.
En esta ventana se observa el icono “Regresar” la misma que al presionar vuelve
o ingresa a la ventana de Estado del Sistema.
VENTANA DE VISUALIZACIÓN GRÁFICA
Esta ventana se puede visualizar por medio de un plano de la planta la ubicación
y estados de los elementos del sistema de alarma.
129
Se subdividen en dos ventanas que son:
1) Ventana de visualización Área de oficina.
2) Ventana de visualización Planta.
1) Ventana de visualización Área de oficina, en esta ventana se aprecia en plano el
área de la oficina de control, los indicadores gráficos de los sensores de las
zonas 1, 2, 3, 4, 5, 9, 10, con la respectiva ubicación.
Estos indicadores muestran el estado de los sensores de las zonas, cuando el
sensor se encuentra abierto el indicador se pone de color VERDE, cuando ocurre
un evento de alarma en el sensor de una zona determinada el indicador se pone
de color ROJO intermitente. Se aprecia esta ventana en la Figura 3.52.
Figura 3.52: Ventana de visualización Área de Oficina.
130
2) Ventana de Visualización de la planta, para ingresar a esta ventana se debe
presionar el icono “Ir a planta”
Esta ventana consta de un plano de toda la planta con el fin de visualizar los
indicadores gráficos de los sensores de zonas 6, 7, 8 correspondientes a los
pulsadores diesel, asfalto y estación manual caldero que se encuentran en la
parte perimetral externas de la planta. Su funcionamiento es similar a los
indicadores gráficos del área de oficinas Control (Figura 3.53)
Figura 3.53: Ventana de visualización de la planta.
En esta ventana se observa el icono “Ir a Oficina” la misma que al presionar
vuelve o ingresa a la ventana de visualización área de Oficina.
131
CAPÍTULO 4
PRUEBAS Y RESULTADOS
En la planta se procedió a realizar las respectivas pruebas que comprenden: la
visualización de los estados y eventos de los elementos del sistema de alarma,
así como los respectivos registros de los eventos que se produzcan en el sistema
de seguridad.
En primer lugar se realizaron las pruebas del hardware y luego del software del
HMI del sistema de seguridad electrónica de la planta.
4.1 PRUEBAS DEL HARDWARE Mediante la utilización de los sensores del sistema de alarma de la planta, se
efectuaron pruebas de funcionamiento de:
ü Módulo de acoplamiento HMI-Alarma
ü Placa del microcontrolador
ü Módulo de la comunicación serial
4.1.1 PRUEBAS DEL MÓDULO DE ACOPLAMIENTO
Las señales provenientes de los sensores del sistema de alarma sirven para el
funcionamiento del módulo de acoplamiento entre el sistema de alarma y el
microcontrolador.
Estas pruebas se realizaron para todos los sensores de las zonas del sistema de
seguridad electrónica. Para cada caso, si se abre un sensor determinado se
observa la zona activado tanto en el teclado del sistema de alarma como en el
132
módulo de acoplamiento. En la Figura 4.1, se observa el indicador del módulo de
acoplamiento de los sensores de la zona 1 y 2 que están encendidos, lo que
indica que los sensores 1 y 2 se encuentran abiertos o activados.
Figura 4.1: Pruebas del módulo de acoplamiento.
Para el funcionamiento de esta placa se toma el voltaje de salida de la tarjeta
PC1832 del sistema de alarma, cuya fuente es regulada, con protecciones y con
energía de respaldo, ya que el consumo de corriente para este módulo es bajo en
el orden de miliamperios. El voltaje y consumo de funcionamiento de este módulo
es:
Voltaje nominal: 13.6 VDC
Corriente aproximada: 30mA.
4.1.2 PRUEBAS DE LA PLACA DEL MICROCONTROLADOR
Para verificar su funcionamiento y procesamiento de las señales que ingresan del
módulo de acoplamiento al microcontrolador y que se transmitan mediante
133
comunicación serial al computador, la placa cuenta con un led para verificar la
transmisión de datos, y dependiendo de la velocidad de transmisión (para este
proyecto es 9600 baudios), el led empieza a titilar, lo cual indica que el
microcontrolador está enviando información al computador.
Indicador de Tx Datos
Figura 4.2: Pruebas de la placa del microcontrolador.
4.1.3 PRUEBAS EN EL MODULO DE LA COMUNICACIÓN SERIAL
Este módulo está ubicado junto al computador del cuarto de máquinas, y como
en el caso de la placa del microcontrolador, cuenta con un led para verificar la
transmisión de datos. Este led empieza a titilar en el momento en que se enciende
todo el proceso, dando una indicación que está enviando datos desde el
microcontrolador.
134
Debido a que este módulo de comunicación serial se va a encontrar a una
distancia larga (garita del guardia), mediante la visualización del led se puede
observar que existe una transmisión de datos provenientes desde el
microcontrolador que luego ingresa al computador mediante el cable USB (Figura
4.3).
Indicador de Tx de datos al computador
Figura 4.3: Pruebas del módulo de comunicación serial. 4.2 PRUEBAS DEL SOFTWARE (HMI) Luego de verificar el correcto funcionamiento del Hardware de adquisición de
datos del sistema de seguridad electrónica, se procedió a realizar las pruebas
respectivas en el programa LabVIEW del computador (HMI).
En el escritorio del computador se encuentra un acceso directo al programa
LabVIEW que contiene la HMI de la planta cuya denominación es “HMI
SEGURIDAD ELECTRONICA”, (Figura 4.4): (a). Al ejecutarse este programa
135
aparece la ventana de inicio; para empezar la simulación se debe presionar el
ícono RUN (correr) que se observa en la Figura 4.4: (b).
(a)
(b)
Figura 4.4: Inicio de la simulación del HMI.
Para ingresar a la ventana principal se debe poner el usuario y contraseña
correcta, como se indica en la Figura 4.5.
136
Figura 4.5: Ventana principal de la HMI.
Una vez ingresado a la ventana principal el usuario puede monitorear el sistema
de seguridad electrónica desde el computador.
Para facilitar la explicación de las pruebas realizadas de la HMI de la planta, estos
se realizan de acuerdo al modo de funcionamiento de los sensores.
4.2.1 PRUEBAS DE SENSORES AL ACTIVAR EL SISTEMA DE ALARMA
Según la programación de los sensores de las zonas del sistema de alarma, se
ponen en modo activo luego de armar el sistema mediante el teclado, estos
sensores son:
Zona 1: sensor de presencia de Laboratorio.
Zona 2: sensor de presencia de máquinas.
Zona 9: sensor magnético de la puerta de laboratorio.
Zona 10: sensor magnético de la puerta de máquinas.
137
Cuando el sistema de alarma se encuentra desarmado, se aprecia en la ventana
de Estados del Sistema, el ESTADO de los sensores de la zona 1, 2, 9, 10 indican
“CERRADO” de color amarillo ó “ABIERTO” de color verde según el estado del
sensor; en este caso se observa que el sensor de la zona 1 se encuentra cerrado,
mientras que los sensores de las zonas 2, 9, 10 están abiertos, el ícono de
“ABIERTO” se enciende de color verde (Figura 4.5).
Esta característica también se puede apreciar en la ventana de visualización Área
de oficina, cuando los sensores de las zonas están abiertos se enciende el ícono
de color VERDE, para estas pruebas se aprecia encendidas los iconos de los
sensores de las zonas 2, 9, 10 (Figura 4.5).
En el momento que se arma el sistema de alarma mediante el teclado, en la
ventana de Estados del Sistema, el ESTADO de los sensores de las zonas 1, 2,
9,10 cambian a “ACTIVO” de color amarillo, indicando que el sistema está armado
o activado, y el icono de “CERRADO” se enciende de color rojo (Figura 4.6).
Figura 4.6: HMI del sistema de seguridad electrónica armado.
138
En la ventana de Archivos de Eventos se observa los eventos que se suceden en
el sistema de seguridad electrónica, se tiene ABIERTO como sistema de alarma
desactivado y luego CERRADO como sistema armado, con la fecha y la hora
respectiva (Figura 4.7).
Figura 4.7: Archivo de eventos al armar el sistema de seguridad electrónica.
Luego que el sistema de seguridad electrónica se encuentra armado (activado),
se procede a realizar una intrusión al interior del Área de la oficina, lo cual
produce la activación de la sirena y de los sensores de las zonas 1, 2, 9, 10,
139
varias veces sin desactivar el sistema de alarma, luego de probar su
funcionamiento se desactiva el sistema de alarma con el teclado.
En el momento que se produce la activación de los sensores indicados de la zona
del sistema de alarma, en la ventana de Estados del Sistema, el ESTADO del
sensor correspondiente cambia a “ALARMA” de color rojo (pulsante).
Lo mismo ocurre en la ventana de visualización Área de oficina, el ícono del
sensor se enciende de color rojo (pulsante), también el ícono SIRENA se
enciende de color rojo (pulsante), indicando zonas activadas (Figura 4.8).
Figura 4.8: Ventana principal con zonas activadas.
En la ventana de Archivos de Eventos se observa los eventos que se registran
luego de que se producen las activaciones de los sensores del sistema de
seguridad electrónica, se tiene ALARMA en los sensores de la zonas 1, 2, 9, 10;
con la fecha y la hora respectiva (Figura 4.9).
140
Figura 4.9: Registro de eventos con zonas del sistema en estado de Alarma.
4.2.2 PRUEBAS DE SENSORES DE FUNCIONAMIENTO DE 24 HORAS
En el sistema de seguridad electrónica se tiene sensores que funcionan las 24
horas como son los sensores de pánico, humo, pulsadores y estación manual.
Para su funcionamiento o activación de la sirena no se necesita activar mediante
el teclado el sistema de alarma, funcionan todo el tiempo al presionar o activar
dichos sensores. En la Figura 4.5 se observan la Ventana de Estado del Sistema,
con los sensores de 24 horas que están en modo “ACTIVO”, y que corresponden
a los sensores de las zonas 3, 4, 5, 6, 7 y 8.
141
4.2.2.1 Pruebas del botón de pánico.
El botón de pánico se encuentra en el cuarto de máquinas correspondiente a la
zona 3, al presionar este dispositivo se activa la sirena del sistema de seguridad
electrónica, en la ventana de Estado del sistema de la HMI, el ESTADO del
sensor de la zona 3 cambia a “PANICO”, de color rojo (pulsante).
También en la ventana de visualización Área de oficina, el icono del sensor se
enciende de color rojo (pulsante), adicional el ícono SIRENA se enciende de color
rojo (pulsante), indicando zonas de pánico activadas, como se puede apreciar en
la Figura 4.10.
Figura 4.10: Botón de pánico activado.
4.2.2.2 Pruebas de los sensores de humo
Estos sensores de humo corresponden a los sensores de las zonas 4 y 5
respectivamente que se encuentran ubicadas en el área de laboratorio y
máquinas de la planta.
142
Para realizar pruebas de estos equipos se utilizó un probador de sensores de
humo, que al activarse provoca que suene la sirena del sistema de seguridad
electrónica, en la ventana de Estado del sistema, el ESTADO de los sensores de
las zonas 4 y 5, cambia a “FUEGO”, de color rojo (pulsante).
En la ventana de visualización Área de oficina, el ícono del sensor de humo se
enciende de color rojo (pulsante), adicional el ícono SIRENA se enciende de color
rojo (pulsante), indicando zonas de humo activadas, como se puede apreciar en la
figura 4.11.
Figura 4.11: Sensores de humo activados.
4.2.2.3 Pruebas de los Pulsadores de emergencia.
Los pulsadores de emergencia se encuentran ubicados en el área de asfalto y
diesel correspondientes a las zonas 6 y 7, respectivamente.
143
Al presionar estos pulsadores de emergencia se activa la sirena del sistema de
seguridad electrónica, y en la ventana de Estado del sistema, el ESTADO de los
sensores de las zona 6 y 7, cambia a “EMERGENCIA” de color rojo (pulsante).
También en la ventana de visualización de la planta, el icono del sensor se
enciende de color rojo (pulsante), adicional el ícono SIRENA se enciende de color
rojo (pulsante), indicando zonas de emergencia activada, como se puede apreciar
en la Figura 4.12.
Figura 4.12: Pulsadores de emergencia activados.
4.2.2.4 Prueba de la Estación manual.
La estación manual está ubicada en el área de Calderos correspondiente a la
zona 8 del sistema de seguridad electrónica de la planta.
144
Al halar de esta palanca, se activa la sirena del sistema de seguridad electrónica,
y en la ventana de Estado del sistema, el ESTADO del sensor de la zona 8,
cambia a “FUEGO” de color rojo (pulsante).
En la ventana de visualización de la planta, el icono del sensor de la estación
manual se enciende de color rojo (pulsante), adicional el ícono SIRENA se
enciende de color rojo (pulsante), indicando zona de incendio activada, como se
puede apreciar en la Figura 4.13.
Figura 4.13: Estación manual activada.
Luego de realizar las pruebas de los sensores que funcionan las 24 horas, se
puede observar en la ventana de archivo de eventos de la HMI, los eventos que
se produjeron en el sistema de seguridad electrónica, como se aprecia en la
Figura 4.14.
145
Figura 4.14: Registro de los eventos de las zonas activadas.
4.2.3 REGISTRO DE EVENTOS DEL SISTEMA
Luego de realizar las pruebas de los diferentes sensores de las zonas del sistema
de seguridad electrónica y visualizarlos en la HMI, se procedió a verificar los
registros de eventos de todos los cambios de estados que se produjeron en el
sistema.
La ruta de archivo o de fichero del programa en LabVIEW del HMI de la planta se
encuentra en el disco C del computador, el cual está en la carpeta “TESIS EPN”,
la ruta de archivo es: << C: \ TESIS EPN \ REPORTE SISTEMA DE ALARMA
CHOVA.txt >> (Figura 4.15).
146
Figura 4.15: Registro de eventos en archivo de texto.
Para salir de este programa, solamente se debe presionar el ícono de “SALIR” en
la ventana principal, el cual inmediatamente cierra el programa y detiene el
proceso que estuvo ejecutándose (Figura 4.16).
Al presionar detiene el programa
Figura 4.16: Icono para detener el programa de visualización.
147
Las pruebas realizadas estuvieron conforme a los objetivos establecidas en este
proyecto, en lo referente al diseño de la HMI que permite monitorear los
diferentes eventos del sistema de seguridad electrónica de la planta (presencia,
apertura, movimiento, pánico, incendio).
En la Figura 4.17 se puede observar la HMI de la planta en la que se aprecia la
ventana de inicio.
Figura 4.17: HMI de la planta con la ventana de inicio.
4.3 RESULTADOS
Después de realizar un estudio técnico del lugar y de los elementos comerciales
existentes de un sistema de alarmas, se instaló un sistema que usa elementos de
detección y alarma (apertura, presencia, incendio, etc.) y se los acopla a tarjetas
diseñadas (tarjeta del microcontrolador, módulo de acoplamiento y módulo de
comunicación serial) para que puedan ser monitoreados en una computadora.
148
Para realizar el monitoreo de los elementos del sistema de alarma se usa la HMI
desarrollado en el programa LabVIEW, donde se visualizan los estados y eventos
de los elementos como los respectivos registros de eventos que se produzcan en
el sistema de seguridad.
Para la comunicación de los elementos del sistema de alarma (mediante el
microcontrolador) y la computadora se desarrolló una interfaz RS 232-485, que si
bien en la práctica se probó con un nodo y a 25 m de distancia, esta soporta 32
nodos a 1200 m.
Gracias a las características de la HMI, los usuarios pueden monitorear el sistema
de seguridad de una manera ágil y veraz.
El diseño del sistema de alarma y de la HMI, que para este caso es en una
industria, también se puede implementarlo en una residencia tomando en cuenta
las características del sitio y los elementos apropiados para el sistema de alarma.
4.4 LISTA DE ELEMENTOS Y COSTOS
El costo del proyecto se basa en los siguientes aspectos importantes:
4.4.1 COSTO DE MATERIALES
El costo de los materiales utilizados corresponde a los elementos del diseño de la
tarjeta del microcontrolador, módulo de acoplamiento y módulo de comunicación
serial, que se detallan a continuación:
149
Tabla 4.1: Costo de materiales utilizados.
4.4.2 COSTO DE DISPOSITIVOS
El costo de los dispositivos corresponde a los elementos del sistema de seguridad
electrónica, que se detallan a continuación:
150
Tabla 4.2: Costo de dispositivos utilizados.
4.4.3 COSTO DE DISEÑO Este costo corresponde al diseño de las placas electrónicas del microcontrolador,
módulo de acoplamiento y del módulo de comunicación serial, que se detallan a
continuación:
Tabla 4.3: Costo de diseño.
151
4.4.4 COSTO DE MANO DE OBRA El diseño e implementación del sistema de la alarma se lo realizó en
aproximadamente 1 meses, una sola persona, si se paga actualmente a un
profesional alrededor de 1000 dólares americanos, éste será el costo de mano de
obra.
4.4.5 COSTO TOTAL DEL SISTEMA DE SEGURIDAD
En la Tabla 4.4 se aprecia todos los costos del sistema de seguridad electrónica.
Tabla 4.4: Costo total del sistema de seguridad.
152
CÁPITULO 5
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1 CONCLUSIONES
Se realizó el análisis, diseño e implementación del Sistema de seguridad
electrónica de la planta industrial CHOVA del Ecuador, permitiendo su
monitoreo en forma local mediante el uso del HMI del sistema.
El sistema de seguridad electrónica cumple con los alcances del proyecto,
usando las tecnologías previstas para cada área de la planta, cuenta con
equipos de última tecnología y confiabilidad, según los requerimientos de la
planta industrial CHOVA del Ecuador.
El HMI del sistema de seguridad electrónica diseñado en LabVIEW, sirve
como un instrumento de apoyo del personal de guardianía con el fin de
supervisar las instalaciones de la planta industrial, ya que mediante ésta se
puede observar los eventos, alarmas y el estado de los elementos del
sistema de seguridad; además cuentan con un registro de histórico de
eventos.
En el diseño de la HMI implementado en LabVIEW, se puede incrementar
el número de variables de visualización de los elementos de seguridad de
la planta, a fin de que las demás áreas de la planta industrial, actualmente
en construcción, puedan a futuro ser supervisadas desde esta HMI.
La interfaz de comunicación diseñada, desde la interfaz de usuario ó HMI
a la tarjeta del microcontrolador, cumple con los requerimientos del diseño,
tanto en la distancia que actualmente es de 25 metros como en la cantidad
de dispositivos que soporta.
153
El módulo de acoplamiento entre el sistema de alarma y el
microcontrolador, permite al operador o personal técnico, observar el
funcionamiento de cada sensor que está conectado al sistema de alarma,
ya que este módulo cuenta con un indicador (led verde), que se enciende
cuando el sensor se encuentra abierto, permitiendo de esta forma
diagnosticar el estado de los sensores de manera.
En el módulo de acoplamiento, también se puede observar el estado del
sistema de alarma, ya que cuenta con tres relés que indican mediante un
led (rojo), el estado actual del sistema de alarma; en este caso, si el
sistema de alarma se encuentra armado, se enciende el led rojo de relé 1;
si el sistema de alarma se activa por robo, se enciende el led rojo del relé 2
; finalmente el led rojo del relé 3 indica el estado de activación de la sirena.
La HMI de este proyecto fue diseñado para ofrecer un ambiente “amigable”
entre usuario y el sistema de seguridad, ya que su entorno posee gráficos
e iconos fáciles de identificar y entender de manera intuitiva.
La HMI del sistema de seguridad permite, a través una contraseña,
ingresar a modo de programación en LabVIEW, en caso de que se
necesite realizar algún cambio en la misma. Esta opción está disponible
solamente para el personal capacitado y autorizado a utilizar la contraseña.
La utilización del cable UTP categoría 5e como medio de transmisión entre
la tarjeta del microcontrolador y el computador, fue necesario para
contrarrestar el ruido o interferencia electromagnética que puedan producir
los equipos que se encuentran en la oficina de control.
154
5.2 RECOMENDACIONES
Se recomienda realizar un estudio técnico adicional del sistema de
seguridad para las nuevas instalaciones de la planta, teniendo en
consideración los requerimientos del cliente y las áreas a proteger.
Para instalación del sistema de seguridad electrónica se debe utilizar
equipos, sensores y componentes actualizados; y cuyos repuestos se
puedan encontrar fácilmente en el mercado, para que en caso de daño se
pueda realizar el cambio sin problemas.
Capacitar al personal que va a manipular la HMI del sistema de seguridad
electrónica, mediante la información de los procedimientos a seguir,
manual de usuario, etc., permitiéndoles solucionar posibles fallos o
inconvenientes que se presenten en el programa del HMI, sin la necesidad
de llamar al personal técnico especializado.
Se debe establecer un cronograma de actividades para el mantenimiento
preventivo del sistema de seguridad electrónica con un lapso no mayor a
los 6 meses, por personal técnico calificado, así como también realizar
pruebas de funcionamiento del sistema de seguridad electrónica, mediante
los simulacros periódicos.
Antes de iniciar la visualización mediante la HMI del sistema, se debe
verificar los parámetros de configuración como: puerto serial (COM4),
velocidad (9600 baudios) y ruta de registro de datos, para que no se
produzcan fallos al correr el programa.
155
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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gráfico de programación. Editorial MARCOMBO S.A. 2007.
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[4] AREVALO, Pedro. “Presentación curso LabVIEW Intermedio”, Marzo 2010
[5] National Instruments. Getting Started with LabVIEW. 2009.
[6] ECG. “Semiconductor”, 19 Edición
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Disponible en:
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[10] (2002) MACROQUIL S.A. Seguridad respaldo y tecnología [en línea].
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156
[12] (2004) SECO-LARM ENFORCE [en línea]. Disponible en:
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[13] (2008) AVR-CDC- Recursion Co., Ltd. [en línea]. Disponible en:
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[en línea]. Disponible en:
http://download.homesecuritystore.com/downloadmanual.aspx?FileName=F
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[15] DIGITAL SECURITY CONTROLS. (2006) Guía de Instalación
PC1616/PC1832/PC1864 [en línea]. Disponible en:
http://www.sygseguridad.com.ar/manuales/manual_dsc_1832.pdf.
[16] DIGITAL SECURITY CONTROLS. (2006) LC-100 PI [en línea].
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http://download.homesecuritystore.com/downloadmanual.aspx?FileName=L
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Diseño e implementación del sistema de seguridad del Centro de
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y Control). Quito, Ecuador: EPN, Facultad de Ingeniería Eléctrica y
Electrónica, 2011.
[19] MAFLA BOLAÑOS, Juan Gabriel y RUALES MORÁN Juan Carlos. Análisis,
diseño e implementación de un sistema integrado de seguridad controlado
y monitoreado en forma local y remota mediante las redes de comunicación
157
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Tesis (Ingeniero Electrónica y Control). Quito, Ecuador: EPN, Facultad de
Ingeniería Eléctrica y Electrónica, 2011.
[20] CUEVA ANCHAPAXI, Cristhian Gabriel. Diseño e implementación de un
sistema inteligente de alerta en Pinturas CÓNDOR. Tesis (Ingeniero
Electrónica y Control). Quito, Ecuador: EPN, Facultad de Ingeniería
Eléctrica y Electrónica, 2009.
[21] RAZA IBARRA, Lenin Nicolás. Diseño y construcción de un sistema de
detección y alarma contra incendios. Tesis (Ingeniero Electrónica y
Control). Quito, Ecuador: EPN, Facultad de Ingeniería y Eléctrica
Electrónica, 2009.
[22] ALMEIDA CHICAIZA, César Vinicio y SILVA URQUIZO Edwin Raúl. Diseño
de un sistema electrónico de seguridad urbana para un barrio de la ciudad
de Quito y análisis para su posible implementación. Tesis (Ingeniero
Electrónica y Control). Quito, Ecuador: EPN, Facultad de Ingeniería
Eléctrica y Electrónica2009.
[23] ARAGUILLIN LÓPEZ, Ricardo David y MEJÍA CHOLO, César Andrés.
Diseño de un sistema de control y automatización de una maquina axial-
torsional de ensayo de materiales. Tesis (Ingeniero Electrónica y Control).
Quito, Ecuador: EPN, Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, 2010.
A-1
ANEXO A
MANUAL DE USUARIO PANEL ALARMA PC 1832
El teclado LCD exhibe la descripción y las luces indicadoras de estado que
representan las funciones y el estado de la alarma. Consulte el manual de
referencia PC1832 para obtener una descripción detallada de todos los mandos
del teclado.
Oprima la tecla [#] para reiniciar el teclado en el caso que cometa algún error
cuando marque códigos de usuario o mandos del teclado.
1. ARME EN MODO AWAY (AUSENTE)
La luz (Listo) debe estar ENCENDIDA para armar el sistema. Si la luz (Listo)
estuviere APAGADA, certifíquese que todas las puertas y ventanas protegidas
estén seguras o inhibidas. Para armar el sistema en modo Away (Ausente),
oprima y mantenga oprimida la tecla de función Away por dos segundos o marque
un código de usuario válido y salga del lugar dirigiéndose hasta una puerta
programada como retardo. Tras alarmar el sistema, la luz (Armado) se
ENCENDERA. Si un código de usuario es utilizado para armar el sistema y las
zonas Stay/Away estuvieren programadas, la luz Bypass (anulación)
ENCENDERA cuando una puerta programada como retardo sea violada. Si la
opción de retardo audible de salida estuviere activada, el teclado emitirá una
señal audible una vez por segundo durante el retardo de salida (y tres veces por
segundo durante los últimos 10 segundos) para alertar el usuario a retirarse.
2. ARME EN MODO STAY (PRESENTE)
La luz (Listo) debe estar ENCENDIDA para armar el sistema. Si la luz (Listo)
estuviere APAGADA, certifíquese que todas las puertas y ventanas protegidas
estén seguras o inhibidas.
A-2
Para armar el sistema en modo Stay (Presente), oprima y mantenga oprimida la
tecla de función Stay por dos segundos o marque un código de usuario válido y
permanezca en el lugar (NO viole una puerta programada como Retardo). Tras el
arme, la luz Armed (Armado) y la luz Bypass (anulación) se ENCENDERAN. Si la
tecla de función Stay es utilizada, el teclado no emitirá señales audibles durante el
retardo de salida. Si un código de usuario es utilizado, el teclado emitirá una
señal audible si la opción de Retardo de salida audible estuviere activada.
3. DESARME
El usuario debe entrar por una puerta programada como Retardo. Tras la
entrada, el teclado emitirá un tono fijo (y emitirá un tono pulsante durante los
últimos 10 segundos del retardo de entrada) para alertar el usuario para desarmar
el sistema. Marque un código de usuario válido para desarmar el sistema. Si
ocurre alguna alarma mientras el panel esté armado, la luz de la memoria y las
zonas que entren en alarma empezarán a ponerse intermitente (teclado con LED)
o el teclado exhibirá “Alarm in Memory” (Alarma en la memoria) (teclado con
LCD). Oprima la tecla [#] para volver el teclado al estado Listo.
4. MANDOS [*]
Esta es una lista de los mandos [*] disponibles junto con la descripción de cada
ítem:
[*][1] Inhibición (estado desarmado)/Reactivar zonas en modo Stay/Away (estado armado)
[*][2] Exhibición de las condiciones del problema
[*][3] Exhibición de la memoria de alarma
[*][4] Habilitar/Deshabilitar el sonido de la puerta
[*][5] Programación de códigos de usuario
[*][6] Mandos del usuario
[*][7][X] Funciones de mando 1 – 4
[*][8] Programación del instalador
[*][9][Código] Arme de no entrada
[*][0] Arme rápido (estado desarmado)/Salida rápida (estado armado)
[*][1] Inhibir/Reactivar zonas en modo Stay/Away
A-3
Teclado LCD:
Oprima [*][1] para entrar en modo de inhibición. Si la opción de código necesario
para inhibición es activada, marque un código de usuario válido. El teclado
exhibirá el mensaje “Scroll to View Zones” (Haga el desplazamiento para
visualizar las zonas). El teclado exhibirá la identificación de las zonas
programadas e incluirá la letra “O” en la esquina inferior derecha si la zona
estuviere violada o la letra “B” si la zona estuviere inhibida. Haga el
desplazamiento para la zona apropiada y oprima la tecla [*] para cambiar el
estado de inhibición (o marque el número de dos dígitos de la zona).
Después que las zonas correctas estuvieren inhibidas, oprima [#] para salir.
Mandos de inhibición adicionales:
Inhibición de cancelación: Oprima [99]. El teclado cancelará el último grupo
de zonas inhibidas.
Borrar inhibición: Oprima [00]. El teclado borrará la inhibición en todas las
zonas.
Grabar inhibición: Oprima [95]. El teclado grabará las zonas que fueron
inhibidas manualmente.
Cancelar almacenamiento: Oprima [91]. El teclado cancelará las zonas
inhibidas almacenadas.
Reactivar zonas en modo Stay/Away:
Oprima [*] [1] cuando el sistema esté armado en modo Stay (Presente) para
cambiar el estado de armado al modo Away (Ausente). El sistema agregará las
A-4
zonas en modo Stay/Away de vuelta al sistema después que el tiempo de retardo
de salida se agote.
[*][2] Exhibición de problemas
Oprima [8] ó [*] en el menú de problemas en cualquier teclado Power Series para
entrar en el menú de programación de fecha y hora. Esa opción estará disponible
si un problema de pérdida de reloj esté presente en el sistema. Una supervisión
general del sistema causado por un expansor de zonas con hilo o inalámbrico no
puede ignorarse por este método. Si la sección [701] opción 3 estuviere
ACTIVADA, el arme se inhibirá si un problema de batería con poca carga en el
sistema o de CA fuere detectado y no se pueda ignorar por ese método.
Resumen de los problemas:
Luz [1] Mantenimiento Necesario - Oprima [1] para mayores informaciones
[1] Batería con Poca Carga
[2] Circuito de la Campanilla
[3] Problema General en el Sistema
[4] Violación General en el Sistema
[5] Supervisión del Módulo
[6] Bloqueo de RF Detectado
[7] Batería con Poca Carga en el PC5204
[8] Falla de CA en el PC5204
Luz [2] Problema de CA
Luz [3] Problema en la Línea Telefónica
Luz [4] Falla en la Comunicación
Luz [5] Falla en la Zona - Oprima [5] para mayores informaciones
Luz [6] Violación de Zona - Oprima [6] para mayores informaciones
Luz [7] Batería con Poca Carga en el Dispositivo Inalámbrico - Oprima [7] para mayores informaciones
Luz [8] Pérdida de Hora o Fecha
[*][3] Exhibición de la memoria de alarmas
La luz de memoria se ENCENDERA cuando ocurra una alarma durante el último
período armado. Oprima [*] [3]. La luz de memoria se pondrá intermitente y el
teclado exhibirá las zonas que se encuentran bajo alarma.
A-5
[*][4] – Habilitar/Deshabilitar el sonido de la puerta
Oprima [*] [4]. El teclado emitirá tres señales audibles rápidas si el recurso del
sonido de la puerta estuviere habilitado, y un tono fijo de dos segundos si
estuviere deshabilitado. La misma función puede ejecutarse oprimiendo y
manteniendo oprimida la tecla de función Chime por dos segundos.
[*][5] – Programación de códigos de usuario
La tabla siguiente identifica los códigos de usuario disponibles:
Programando códigos de usuario:
Teclado con LCD:
Oprima [*][5] seguido por el código maestro. El teclado exhibirá el primer
usuario (usuario 01) e incluirá la letra “P” en la esquina inferior derecha si el
código estuviere programado. Haga el desplazamiento al usuario apropiado y
oprima la tecla [*] para programar el usuario (o marque el número de dos
dígitos del usuario). Marque un nuevo código de usuario con cuatro dígitos o
oprima [*] para excluir el código de usuario. Tras programar o excluir el
código de usuario, prosiga hacia otro usuario o oprima [#] para salir.
Programar la atribución de particiones:
Oprima [*] [5] seguido por el código maestro o por el código de supervisor.
Oprima [98] seguido por el código de usuario con dos dígitos para cambiar la
atribución de la partición.
El teclado se ENCENDERA la luz de la zona correspondiente para indicar a
A-6
cual(es) partición(es) el usuario está atribuido. Por ejemplo, si la luz de la
zona 1 estuviere ENCENDIDA, el usuario está atribuido a la partición 1. Para
cambiar la atribución de la partición, oprima el número correspondiente a la
partición. Después que las particiones correctas estuvieren atribuidas al
usuario, oprima [#] para salir. Para cambiar la atribución de la partición para
otro usuario, oprima [98] seguido por el número de dos dígitos del usuario.
Cuando termine, oprima [#] para salir.
Programar atributos del usuario:
Oprima [*][5] seguido por el código maestro o por el código de supervisor.
Oprima [99] seguido por el código de usuario con dos dígitos para cambiar a
los atributos del usuario. El teclado se ENCENDERA la luz de la zona
correspondiente para indicar cuales atributos son atribuidos al usuario.
Luz [1] El usuario puede entrar en la sección de programación de códigos de usuario con ese código.
Luz [2] El código de transmisión de coacción es enviado siempre que ese código es marcado.
Luz [3] El usuario puede inhibir zonas manualmente
Luz [4] El usuario puede acceder el módulo Escort5580 remotamente
Luz [5] Para uso futuro
Luz [6] Para uso futuro
Luz [7] El panel emitirá el ruido de la salida de la campanilla cuando el usuario armar/desarmar el sistema.
Luz [8] Código de uso único – Puede desarmar el sistema una vez al día y restaurarlo a la medianoche.
Para cambiar los atributos del usuario, oprima el número correspondiente al
atributo. Después que los atributos correctos estuvieren atribuidos al usuario,
oprima [#] para salir. Para cambiar los atributos del usuario a otro usuario, oprima
[99] seguido por el número de dos dígitos del usuario. Cuando termine, oprima [#]
para salir.
[*][6] – Funciones del usuario
Oprima [*][6] seguido por el código maestro y oprima el número correspondiente a
las funciones.
A-7
[1] Programación de hora y fecha: Marque la hora y la fecha utilizando el
siguiente formato: [HH:MM] [MM/DD/AA]. Programe la hora
utilizando el estándar militar (Ej.: 8:00 PM = 20 horas).
[2] Habilitación/Deshabilitación del arme/desarme automático: El
teclado emitirá tres señales audibles rápidas si el recurso de
arme/desarme automático estuviere habilitado, y un tono fijo de dos
segundos si estuviere deshabilitado.
[3] Hora día del arme automático: Oprima el número correspondiente al
día de la semana (1=domingo, 2=lunes, etc.) seguido por la hora del
arme automático (HH:MM). Programe la hora utilizando el
estándar militar (Ej.: 8:00 PM = 20 horas).
[4] Prueba del sistema: El panel procederá de la siguiente forma:
activará la salida de la campanilla, la cigarra del teclado y todas
las luces de estado del teclado por dos segundos; probará la
batería de emergencia y transmitirá un código de transmisión a la
estación central (si fuere programado).
[5] Habilitación del DLS: El panel habilitará temporalmente el DLS por
uno o seis horas, dependiendo de la programación (Sec [701]
Op [1]).
[6] DLS iniciado por el usuario: El panel intentará llamar la
computadora DLS.
[7] Para uso futuro
[8] Para uso futuro.
A-8
[*][7][x] – Salida de mando (1-4)
Oprima [*] [7] [x]. Si la opción de código de salida de mando necesario es
activada, marque un código de usuario válido. El panel activará cualquier salida
PGM atribuida a la salida de mando.
[*][8] – Programación del instalador
Oprima [*] [8] seguido por el código del instalador para entrar en la programación
del instalador. Consulte la sección “Como programar” para obtener más
informaciones.
[*][9][Código del usuario] – Arme de no entrada
Oprima [*] [9] seguido por un código de usuario válido. El sistema será armado en
modo Stay (Presente) y después que el tiempo del retardo de salida expire, el
sistema removerá el retardo de entrada. Todas las zonas programadas como
Retardo funcionarán como zonas instantáneas. El sistema pondrá intermitente la
luz Armed (Armado) para indicar que el sistema está armado sin retardo de
entrada.
[*][0] – Arme rápido/Salida rápida
Arme rápido: Cuando desarmado, oprima [*][0] para armar el sistema. El sistema
será armado si un código de usuario válido es marcado.
Salida rápida: Cuando sea armado, oprima [*][0] para activar la salida rápida. El
sistema permitirá que una única zona programada como retardo sea violada una
vez durante el período de dos minutos siguientes sin cambiar el estado del
sistema.
B-1
ANEXO B
MANUAL DE USUARIO DEL HMI
1. INTRODUCCIÓN La interfaz humano máquina (HMI), como su nombre lo indica, es un medio que
facilita y posibilita que un operador humano pueda interactuar con un proceso. En
el presente documento se muestra el desarrollo, con ayuda de un computador y el
software adecuado, una serie de pantallas, en ambiente Windows, que
permitan la supervisión y control de las variables involucradas en el
proceso.
Por ello el programa está desarrollado con una serie de pantallas o ventanas que
tratan de asemejarse lo mejor posible al proceso que ejecuta el equipo
para facilitar el manejo, monitoreo y control del proceso de tal manera que
el operador se sienta atraído por el software y lo use efectivamente.
Dentro de estas ventanas del HMI se puede observar la ubicación y estados de
los diferentes sensores del sistema de seguridad electrónica.
Dentro de todo sistema de control es importante tener un registro de
alarmas que ocurren en el proceso a controlar, motivo por el cual el HMI debe
disponer de sus respectivas protecciones y avisos correspondientes para
seguridad del operario y del equipo. Estas alarmas deben ser claras y fáciles de
detectar. Por ende, el software que realice el monitoreo debe poseer estas
propiedades.
También es importante que un sistema de supervisión posibilite el
almacenamiento de eventos que ocurren en el proceso a controlar. De aquí que la
creación de bases de datos en el sistema HMI es necesaria y útil para llevar a
cabo el análisis de los resultados obtenidos durante cualquier prueba
realizada.
B-2
2. OBJETIVO
El programa realizado en el software LabVIEW tiene como principal objetivo
crear un ambiente amigable, confiable y facilitar al operador el manejo del
Sistema de seguridad electrónica, por ello este manual tiene por objeto lo
siguiente:
Proporcionar un guía para el lector, sobre el funcionamiento del HMI de la
seguridad electrónica de la planta.
Conocer cómo utilizar el sistema, mediante una descripción detallada e
ilustrada de las opciones.
Conocer el alcance de toda la información por medio de una explicación
detallada e ilustrada de cada una de las ventanas que lo conforman el HMI
del sistema de seguridad electrónica de la planta.
3. DIRIGIDO A
Este manual está orientado a personal de la planta, especialmente al personal de
seguridad, los que se encargaran de verificar el estado de las diferentes áreas de
la planta.
4. LO QUE DEBE CONOCER
Los conocimientos mínimos que deben tener las personas que operarán este HMI
y deberán utilizar este manual son:
Conocimientos básicos acerca de Programas Utilitarios.
Conocimiento básico de Windows.
B-3
5. DESCRPCIÓN DEL PROGRAMA
En el escritorio del computador se encuentra un acceso directo del programa
LabVIEW de HMI de la planta cuya denominación es “HMI SEGURIDAD
ELECTRONICA”.
En la Figura 1: (a), se aprecia el ícono para ingresar al programa, luego de dar
doble clic aparece la ventana de inicio, para iniciar la simulación se debe
presionar el ícono RUN (correr) que se aprecia observa en la Figura 1: (b).
(a)
(b)
Figura 1: Inicio de la simulación del programa.
B-4
6. INGRESO A LA VENTANA DE INICIO
Al momento de ejecutar el ícono generado por LabVIEW en la PC se muestra la
pantalla de ingreso (Figura 2).
Figura 2: Ventana de inicio.
a. Permite ingresar el nombre o el usuario: personal de la planta o seguridad.
b. Permite ingresar la clave o contraseña: personal planta o seguridad.
c. Permite continuar a las ventanas del HMI.
d. Permite realizar un reset del contenido si es incorrecta la contraseña o/y
operador.
e. Cierra el programa y detiene el proceso que se está ejecutándose.
En la parte superior se visualiza, el logotipo de la empresa (Chova del Ecuador),
la fecha, la hora y titulo del HMI, y en la parte inferior se ubicada el icono “Salir” el
B-5
cual detiene el proceso y cierra el programa, el cual permanecerá en todo
momento.
7. INGRESO VENTANA PRINCIPAL
Luego de ingresar el operador y la contraseña correcta se presiona el ícono
“Ingresar” se muestra las Ventanas del HMI como se observar en la Figura 3.
Figura 3: Ventana principal.
i. Ventana de información.
ii. Ventana de visualización grafica.
En esta ventana principal se subdivide en dos ventanas: Ventana de información y
ventana de visualización grafica de sensores del sistema de seguridad electrónica
(lado izquierdo y lado derecho de la ventana principal).
B-6
7.1 Ventana de información
Estas ventanas de información se subdividen en otras ventanas las mismas que
son:
Ventana de Estado del Sistema
Ventana de Archivo de Eventos
Ventana de configuración Serial
7.1.1 Ventana de Estado del Sistema
Esta ventana se puede observar en la Figura 4.
Figura 4: Ventana de Estado del Sistema.
1. Zonas, correspondientes a las zonas 1 al 10, de los respectivos sensores.
B-7
2. Estados, se visualiza el estado de zonas de los sensores, esto es cerrado,
abierto, activo (cuando se arma el sistema de la alarma o para zonas de
sensores que funcionan las 24 horas como son: pánicos, pulsadores, etc.),
también alarma cuando se produce una activación en un determinada zona
del sensor. Estos estados cambian de color dependiendo del evento que se
produzca. Cuando el sensor está cerrado o activo el indicador es de color
AMARILLO, abierto es VERDE y de alarma es de color ROJO intermitente.
3. Descripción de los sensores del sistema de alarma, que indican la
ubicación de las zonas de los sensores.
4. Indicadores de visualización del estado del sistema de alarma: sistema
armado el ícono “CERRADO” se enciende de color rojo, sistema
desactivado el ícono “ABIERTO” se enciende de color verde, sirena
activado el ícono “SIRENA” se enciende de color rojo intermitente.
5. Al presionar ingresa a la ventana de configuración serial.
7.1.2 Ventana de Archivo de Eventos
En esta ventana se observa los registro de los eventos que se producen en el
sistema de alarma: Fecha, Hora, estado, elemento y ubicación de cada uno de las
zonas de los sensores y la supervisión (Abierto y Cerrado Sistema) del sistema de
alarma (Figura 5).
B-8
Figura 5: Ventana de Archivo de Eventos.
6. Tabla del Registro de eventos
7. Ícono “Activar registro” que sirve para activar o desactivar el registro de
información en el computador.
8. Al presionar ingresa a la ventana de configuración serial.
7.1.3 Ventana de Configuración Serial
Esta ventana permite al operador configurar la comunicación serial entre el
microcontrolador y el computador, estos parámetros son: puerto serial (COM4),
velocidad (9600 baudios), Bit de datos (8), Ruta de registro de datos (Figura 6).
B-9
9. Configuración del puerto de comunicación de la computadora.
10. Configuración de la velocidad de transmisión de datos (en baudios).
11. Bit de datos
12. Configuración de la ruta de registro de evento.
13. Ícono “Regresar” la misma que al presionar vuelve o ingresa a la ventana
de Estado del Sistema.
Figura 6: Ventana de Configuración Serial.
7.2 Ventana de visualización grafica.
Estas ventanas se pueden visualizar por medio de un plano de la planta la
ubicación y estados de los elementos del sistema de alarma.
Se subdividen en ventanas que son:
B-10
Ventana de visualización Área de oficina.
Ventana de visualización Planta.
7.2.1 Ventana de visualización Área de oficina
En esta ventana se aprecia en plano el área de la oficina control, los indicadores
gráficos de los sensores de las zonas 1, 2, 3, 4, 5, 9, 10, con la respectiva
ubicación. Estos indicadores muestran el estado de los sensores de las zonas,
cuando el sensor se encuentra abierto el indicador se pone de color VERDE,
cuando ocurre un evento de alarma en el sensor de una zona determinada, el
indicador se pone de color ROJO intermitente. En la Figura 7 se aprecia esta
ventana.
Figura 7: Ventana de visualización Área de Oficina
14. Al presionar se ingresar a la ventana de visualización de la planta.
B-11
7.2.2 Ventana de visualización de la planta. En esta ventana consta de un plano de toda la planta con el fin de visualizar los
indicadores gráficos de los sensores de zonas 6, 7, 8 correspondientes a los
pulsadores diesel, asfalto y estación manual calderos que se encuentran en la
parte perimetral externas de la planta. Su funcionamiento es similar a los
indicadores gráficos del Área de oficinas Control (Figura 8).
Figura 8: Ventana de visualización de la planta.
15. Al presionar se regresa o vuelve a la ventana de visualización del área de
oficina.
B-12
8. REGISTRO DE EVENTOS DEL SISTEMA
El registro de eventos del sistema de seguridad electrónica de chova se almacena
en un archivo tipo texto, el cual se lo puede direccionar, en la ventana de
configuración serial de la Figura 6.
Al iniciar el programa en el computador la ruta de archivo o de fichero del
programa en LabVIEW del HMI de la planta se encuentra en el disco C del
computador, el cual está en la carpeta “TESIS EPN”, la ruta de archivo es:
<< C: \ TESIS EPN \ REPORTE SISTEMA DE ALARMA CHOVA.txt >>. Se
aprecia en la Figura 9. Esta ruta del archivo puede ser cambiada por el usuario.
Figura 9: Registro de eventos en archivo de texto.
B-13
9. SOLUCIÓN DE PROBLEMAS Cuando los siguientes problemas ocurran, se visualiza las siguientes fallas: 9.1 Fallo clave incorrecta En la ventana de inicio en el icono del operador se puede escoger el usuario
respectivo previamente configurado. Si la contraseña es incorrecta aparecerá un
mensaje indicando “Clave incorrecta ¡” por 3 segundo y desaparece, luego se
debe presionar “Cancelar” y nuevamente seleccionar “Operador” y “Contraseña”
correctas.
9.2 Fallo de comunicación serial
Cuando se ingresa al programa del sistema de seguridad electrónica, se observa
que no existen cambios en los controlares e indicadores de HMI del sistema, esto
se debe a que:
El direccionamiento del puerto serial en la computadora no es correcta
(COM 4), se debe verificar cual es puerto especifico que está conectado el
cable USB de enlace serial del computador, luego reiniciar el programa.
B-14
La especificación de la velocidad de transmisión en la computadora no es
la correcta (en baudios), verificar cual la velocidad de transmisión
especifica de la comunicación serial, luego reiniciar el programa.
Luego de salir de programa si existe alguno de estos dos problemas, se
presentara una indicación de fallo.
B-15
9.3 Fallo de ruta de archivo En el momento de iniciar la simulación del programa, aparece inmediatamente un
mensaje de fallo como se indica en la siguiente figura.
Este mensaje aparece cuando la ruta de archivo del registro de datos tipo texto en
la computadora es correcta, para solucionar el problema, primero se debe para la
simulación para luego verificar la ruta de archivo correcta, o crear en una carpeta
especifica donde se almacenara los registro de eventos en la computadora.
10. REQUISITOS DE SISTEMA
10.1 Requisitos de una interfaz HMI
FUNCIONALIDAD: Que el software de desarrollo realice el trabajo para el que
fue diseñado.
B-16
CONFIABILIDAD: Que la operación del sistema resulte segura para
cualquier operador calificado.
DISPONIBILIDAD: Que todo operario calificado tenga facilidad de manejo del
sistema.
ESTANDARIZACIÓN: Las características de la interfaz de usuario como
simbologías, colores, entre otras, deben ser comunes entre múltiples
aplicaciones y estándares internacionales.
CONSISTENCIA: Que el apoyo visual sea igual en todas las pantallas para
crear un ambiente amigable al usuario, también en lo referente a terminologías,
variables y comandos utilizados en la interfaz.
PORTABILIDAD: Que el paquete sea reconocido y aceptado por la mayoría de
procesadores.
10.2 Requerimiento del sistema para el programa.
LabVIEW es parte del paquete industrial National Instruments, el mismo que es
utilizado para supervisión, control, adquisición y almacenamiento de datos. La
Tabla siguiente describe el mínimo requerimiento del hardware y software
necesario para LabVIEW.
C-1
ANEXO C
TENDIDO DEL CABLEADO DEL SISTEMA
TENDIDO 1
Este tendido 1 corresponde al área de oficinas control.
Cable UTP categoría 5e Cable multipar 3 pares Cable gemelo 2x22
Descripción de los cables:
CABLE A
C-2
CABLE B
CABLE C
CABLE D
Se ha identificado el cable multipar 6 pares que se conecta desde el módulo de
acoplamiento hasta el panel de la alarma PC1832, este cableado se encuentra en
la caja metálica del panel de la alarma (Cable E, F), que son las siguientes:
C-3
CABLE E
CABLE F
C-4
TENDIDO 2
Este tendido 2 corresponde al área de calderos, diesel y asfalto.
Cable gemelo 2x18
Este cableado se lo realizo para la instalación de: pulsadores de emergencia
situados en el área de asfalto, diesel, una estación manual y la sirena exterior de
30Watts, el cable utilizado para este propósito es el cable gemelo 2x18.
Descripción de los cables:
CABLE 1: Pulsador de emergencia asfalto.
CABLE 2: Pulsador de emergencia diesel.
CABLE 3: Estación manual.
CABLE 4: Sirena exterior de 30 Watts.
D-1
ANEXO D
PROGRAMA DEL MICROCONTROLADOR
$regfile = "m16def.dat" $crystal = 8000000 $baud = 9600 Config Com1 = 9600, Synchrone = 0, Parity = None, Stopbits = 1, Databits = 8, Clockpol = 0 Dim Var1 As Byte Var1 = 30 Ddrd.4 = 0 Portd.4 = 1 Ddrd.5 = 0 Portd.5 = 1 Ddrd.6 = 0 Portd.6 = 1 Config Porta = Input Porta = &B11111111 Ddra = 0 Config Portb = Input Portb = &B11111111 Ddrb = 0 Config Portc = Input Portc = &B11111111 Ddrc = 0 Boton1 Alias Pina.0 Boton2 Alias Pina.1 Boton3 Alias Pina.2 Boton4 Alias Pina.3 Boton5 Alias Pina.4 Boton6 Alias Pina.5 Boton7 Alias Pina.6 Boton8 Alias Pina.7
D-2
Boton9 Alias Pinb.0 Boton10 Alias Pinb.1 Boton11 Alias Pinb.2 Boton12 Alias Pinb.3 Boton13 Alias Pinb.4 Boton14 Alias Pinb.5 Boton15 Alias Pinb.6 Boton16 Alias Pinb.7 Boton17 Alias Pinc.0 Boton18 Alias Pinc.1 Boton19 Alias Pinc.2 Boton20 Alias Pinc.3 Boton21 Alias Pinc.4 Boton22 Alias Pinc.5 Boton23 Alias Pinc.6 Boton25 Alias Pind.4 Boton26 Alias Pind.5 Boton27 Alias Pind.6 Do 'SUPERVISION ARMADO AREA 1 If Boton25 = 1 Then Print "1" Waitms Var1 Else Print "2" Waitms Var1 End If 'SUPERVISION ROBO AREA 1 If Boton26 = 1 Then Print "3" Waitms Var1 Else Print "4" Waitms Var1 End If
D-3
'CONTROL ZONAS 24 HORAS AREA 1 If Boton27 = 0 Then Print "5" Waitms Var1 Else Print "6" Waitms Var1 End If 'ZONAS 1-9 If Boton1 = 1 Then Print "A" Waitms Var1 Else Print "B" Waitms Var1 End If If Boton2 = 1 Then Print "C" Waitms Var1 Else Print "D" Waitms Var1 End If If Boton3 = 1 Then Print "E" Waitms Var1 Else Print "F" Waitms Var1 End If If Boton4 = 1 Then Print "G" Waitms Var1 Else Print "H" Waitms Var1 End If If Boton5 = 1 Then Print "I" Waitms Var1
D-4
Else Print "J" Waitms Var1 End If If Boton6 = 1 Then Print "K" Waitms Var1 Else Print "L" Waitms Var1 End If If Boton7 = 1 Then Print "M" Waitms Var1 Else Print "N" Waitms Var1 End If If Boton8 = 1 Then Print "O" Waitms Var1 Else Print "P" Waitms Var1 End If If Boton9 = 1 Then Print "Q" Waitms Var1 Else Print "R" Waitms Var1 End If 'ZONAS 10-18 If Boton10 = 1 Then Print "S" Waitms Var1 Else Print "T" Waitms Var1 End If
D-5
If Boton11 = 1 Then Print "U" Waitms Var1 Else Print "V" Waitms Var1 End If If Boton12 = 1 Then Print "W" Waitms Var1 Else Print "X" Waitms Var1 End If If Boton13 = 1 Then Print "Y" Waitms Var1 Else Print "Z" Waitms Var1 End If If Boton14 = 1 Then Print "a" Waitms Var1 Else Print "b" Waitms Var1 End If If Boton15 = 1 Then Print "c" Waitms Var1 Else Print "d" Waitms Var1 End If If Boton16 = 1 Then Print "e" Waitms Var1 Else Print "f" Waitms Var1 End If
D-6
If Boton17 = 1 Then Print "g" Waitms Var1 Else Print "h" Waitms Var1 End If If Boton18 = 1 Then Print "i" Waitms Var1 Else Print "j" Waitms Var1 End If Loop
E-1
ANEXO E
PROGRAMA LABVIEW DEL HMI
CICLO DE FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA
E-2
CICLO DE ESCRITURA
E-3
CICLO DE CONTRASEÑA
CICLO DE PARO DEL SISTEMA
F-1
ANEXO F
CIRCUITOS ESQUEMÁTICOS Y TARJETAS
PLACA DEL MICROCONTROLADOR
F.1: Diagrama esquemático de la placa microcontrolador.
F-2
F.2: Circuito impreso de la placa del microcontrolador.
F.3: Plano de posicionamiento de elementos de la placa del microcontrolador.
F-3
MÓDULO DE ACOPLAMIENTO
F.4: Diagrama esquemático del módulo de acoplamiento.
F-4
F.5: Circuito impreso del módulo de acoplamiento.
F.6: Plano de posicionamiento de elementos del módulo de acoplamiento.
F-5
MÓDULO DE COMUNICACIÓN RS -485
F.7: Diagrama esquemático.
F.8: Circuito Impreso. F.9: Plano de posicionamiento.
G-1
ANEXO G
HOJA DE DATOS DEL SENSOR DE PRESENCIA
G-2
H-1
ANEXO H
HOJA DE DATOS DEL SENSOR MAGNÉTICO
Características técnicas:
Casa…………………………………………….ABS del Anti-fuego
Modo de conexión…………………………….N/C ó N/O.
Corriente clasificad……………………………100mA
Voltaje clasificada……………………………..200 VDC
Distancia del funcionamiento………………..más de 15mm, menos de 25mm
Energía clasificada…………………………….3W
Dimensión………………………………………27*14*8mm
I-1
ANEXO I
HOJA DE DATOS DEL SENSOR DE HUMO
I-2
J-1
ANEXO J
HOJA DE DATOS DEL BOTON DE PANICO
K-1
ANEXO K
HOJA DE DATOS DE LA ESTACIÓN MANUAL
Descripción:
Acción doble
Llave de desactivación
Alto brillo de color rojo con acabado de esmalte
Cumple con la ADA un máximo de 5 libras manual de la fuerza
Se monta en la caja estándar de banda única
Resistente a la intemperie la caja de montaje
Especificaciones:
Capacidad de conmutación………………………………..1 Amp a 30 Vcc
0,1 Amperios a 125 VCA
Dimensiones del Manual de la estación………………….4.9 "x 3.5" W x 2.0 "D
Color: rojo con letras blancas planteadas, un bar de blancos manual, con letras
rojas planteadas.
L-1
ANEXO L
HOJA DE DATOS DEL PULSADOR DE EMERGENCIA
Modelo XB2-BA3
Especificaciones:
Tipo del interruptor de botón (push button
Interruptor de botón rasante, momentáneo
Circuito normalmente cerrado (N/C).
Tamaño de montaje: 22mm
Voltaje operacional: ninguno que excédase que 380 VAC o ninguno que se
exceden que 220 VDC
Rango de temperatura: -25ºC a +70ºC
Humedad: del 45% al 90%
Resistencia de contacto: ≤50mΩ
Grado de la protección: IP40, IP67 con la cubierta
Durabilidad mecánica: Momentáneo 1000, 000, mantenido 250, 000
Durabilidad eléctrica: 500, 000